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IV族元素を基盤とした膜とプラズマとの反応解析によるプラズマ応用プロセスの最適化

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions
Project/Area Number 24110716
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

篠原 正典  長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80346931)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords赤外吸収分光法 / 多重内部反射 / プラズマ / アモルファス炭素膜 / IV族元素 / 自己組織化膜 / 反応 / 生体分子
Research Abstract

プラズマ技術を用いたバイオ・医療の実現には,プラズマとバイオ分子の反応解析が必要である。しかし,バイオ分子は種類が多いばかりか,分子量も大きく,様々な官能基を持っており,すべての分子を調べることはできない。そもそもバイオ分子は炭素を基盤とする材料であるので,これまで,炭素,シリコンなどIV族元素を基盤とした膜とプラズマとの反応解析は広く調べられており,これらの知見を利用することにより,プララズマの医療・バイオ応用の最適プロセスを提示できると考えられる。本研究では,化学結合状態・膜の構造が規定される自己組織化膜(SAM) をバイオモデル物質ととらえ,SAMとプラズマとの反応に注目した。SAMは種類を選ぶことで様々な官能基を持った表面状態を作り出せるため,特定の官能基とプラズマの反応を調べることが可能である。さらに,生体分子は水や血液など液体中で反応することが多いため,液中プラズマとの反応に注目した。
タンパクの主要な構成要素であるNH2に注目し,NH2で終端されたSAMとH2O2中のプラズマの反応,CH3で終端されたSAMとH2O2中のプラズマの反応を比較することで,終端しているNH2,SAMの骨格の-CH2-の結合について赤外吸収分光を用いたその場計測を用いて調べた。CH3で終端されたSAMでは,プラズマの曝露と共にCH2は分解されていくことが分かった。一方で,NH2で終端されたSAMでは,プラズマの曝露によりNH2の結合は消失するが,CH2は減少しない。ここから,NH2はプラズマにより分解されるのではなく,NO化され,分子量がNH2よりも大きくなることによりプラズマの生成種がSAMの骨格の-CH2-に到達するのを防ぐキャップをする効果となる。本研究により,巨大なバイオ分子を取り扱う際に重要な知見が得られたと考えられる。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Reactions of Surface Hydrogen on Amorphous Carbon Films with Hydrogen Plasma2014

    • Author(s)
      Masanori Shinohara, Taka-aki Kawakami, Ko-jiro Hara, Shohei Yagi, Yoshinobu Matsuda, Hiroshi Fujiyama
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 53 Issue: 1 Pages: 10204-10204

    • DOI

      10.7567/jjap.53.010204

    • NAID

      210000143216

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of an in-situ infrared spectroscopic measurement of plasma-induced reactions in ethanol2014

    • Author(s)
      M. Shinohara, A. Fuakae, K. Amano, Y. Yoshida, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: Vol. 52, No.11 Issue: 11S Pages: 11NC06-11NC06

    • DOI

      10.7567/jjap.52.11nc06

    • NAID

      210000143109

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent Trends of Plasma Engineering2014

    • Author(s)
      篠原 正典, 金 載浩
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 134 Issue: 1 Pages: 41-46

    • DOI

      10.1541/ieejfms.134.41

    • NAID

      130003382669

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolution of Hydride Components Generated by Hydrogen Plasma Irradiation of a Si(110) Surface Investigated With In Situ Infrared Absorption Spectroscopy in Multiple Internal Reflection Geometry2013

    • Author(s)
      M. Shinohara, Y. Takami, S. Takabayashi, A. Oda, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Journal Title

      IEEE Trans. Plasma Sci.

      Volume: 41 Issue: 8 Pages: 1878-1883

    • DOI

      10.1109/tps.2013.2263850

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 吉田 裕太,丸野 尚紀,篠原 正典,松田 良信,藤山 寛2013

    • Author(s)
      吉田 裕太,丸野 尚紀,篠原 正典,松田 良信,藤山 寛 自己組織化膜と液中プラズマとの反応の赤外分光解
    • Journal Title

      電気学会プラズマ研究会資料

      Volume: PST-13-086~103 Pages: 91-94

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      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Surface modification of DLC film due to oxygen plasma exposure, observed by IR absorption spectroscopy in multipleinternal- reflection geometry2012

    • Author(s)
      M. Shinohara, Y. Takaki, Y. Takami, Y. Matuda, and H. Fujiyama
    • Journal Title

      IEEE Trans. of Plasma Science

      Volume: Vo l . 40, No. 10 Issue: 10 Pages: 2756-2761

    • DOI

      10.1109/tps.2012.2208766

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 多重内部反射赤外吸収分光法を用いたプラズマが誘起する表面反応の解析~気相プラズマから液中プラズマ~2012

    • Author(s)
      篠原正典,松田良信,藤山 寛
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 63 Pages: 942-946

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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared spectroscopy of hydrogenation of Si surface exposed to hydrogen plasma2014

    • Author(s)
      M. Shinohara, N. Maruno, S. Yagi, Y. Taniguchi, T. Tsumura, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      8th International Conference on Reactive Plasmas
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場 (福岡県福岡市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared spectroscopy of reactions induced by plasma2013

    • Author(s)
      M. Shinohara, S. Yagi, Y. Taniguchi, N. Maruno, Y. Yoshida, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      原子分子データのフォーラム
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所 (岐阜県土岐市)
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Reaction of plasmas with a self-assembly monolayer film, investigated with infrared spectroscopy2013

    • Author(s)
      Y. Yoshida, N. Maruno, Y. Taniguchi, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      9th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering
    • Place of Presentation
      ラマダホテル (韓国済州市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己組織化膜と液中プラズマとの反応の赤外分光解析2013

    • Author(s)
      吉田裕太,丸野尚紀,篠原正典,松田良信,藤山 寛
    • Organizer
      応用物理学会九州支部学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学 (長崎県長崎市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 燃料電池・有機デバイス材料およびバイオ応用にむけたプラズマプロセスの開発と診断2013

    • Author(s)
      篠原正典,八木翔平,谷口雄二郎,丸野尚紀,吉田裕太, 松田良信,藤山 寛
    • Organizer
      第29回 九州・山口プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      クレド臼杵ホテル (大分県臼杵市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Carbon-related particle formation with plasma generated in liquid phase2013

    • Author(s)
      Musab Timan , M. Shinohara, Y. Yoshida, Y. Matsuda and H. Fujiyama
    • Organizer
      日本MRSシンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館 (神奈川県横浜市)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of MIR-IRAS monitoring system for solution plasmas2013

    • Author(s)
      A. Fukae, K. Amano, Y. Takaki, Y. Takami, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      IS Plasma 2013
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared spectroscopic study on plasma induced reaction on Si surface2013

    • Author(s)
      Y. Takami, Y. Takaki, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      IS Plasma 2013
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重内部反射赤外吸収分光法を用いたプラズマプロセシング診断2013

    • Author(s)
      天野 勝裕, 八木 翔平, 高木 雄也, 深江 陽大, 高見 佳生, 津村 高成, 篠原 正典, 松田 良信, 藤山 寛
    • Organizer
      第30回 プラズマプロセシング研究会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松・研修交流センター (静岡県浜松市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of In-situ MIR-IRAS monitoring systm for reactions induced by solution plasma generation2012

    • Author(s)
      A. Fukae, K. Amano, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      International Conference Renewable Energy and Related Applications
    • Place of Presentation
      ベストウェスタンプレミアムホテル長崎 (長崎県長崎市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydrogenation of Si(110) Surface due to Hydrogen Plasma Exposure, investigated with In-situ MIR-IRAS2012

    • Author(s)
      Y. Takmi, Y. Takaki, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      International Conference Renewable Energy and Related Applications
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      ベストウェスタンプレミアムホテル長崎 (長崎県長崎市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Plasma exposure effects on the behavior of hydrogen on amorphous carbon film2012

    • Author(s)
      Y. Takaki, S. Yagi, Y. Takami, T. Tsumura, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama,
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      Asian Pacific Conference Plasma Science and Technology 2012
    • Place of Presentation
      京都大学桂キャンパス (京都府京都市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared spectroscopic study of interaction of hydrogen plasma with Si surfaces2012

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      Y. Takami, T. Tsumura, Y. Takaki, S. Yagi, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama,
    • Organizer
      Asian Pacific Conference Plasma Science and Technology 2012
    • Place of Presentation
      京都大学桂キャンパス (京都府京都市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of IR monitoring system of solution plasma2012

    • Author(s)
      A. Fukae, K. Amano, M. Shinohara, Y. Matsuda, H. Fujiyama
    • Organizer
      Asian Pacific Conference Plasma Science and Technology 2012
    • Place of Presentation
      京都大学桂キャンパス (京都府京都市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 多重内部反射赤外吸収分光法を用いたプラズマプロセスの計測2012

    • Author(s)
      篠原正典,深江陽大,天野勝裕,高見佳生,高木雄也,八木翔平,津村高成,松田良信,藤山 寛
    • Organizer
      電気学会プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      岩手大学 (岩手県盛岡市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 赤外吸収分光法計測を用いたプラズマが誘起する表面反応の解析・解明2012

    • Author(s)
      篠原正典, 高木雄也, 高見佳生, 深江陽大, 天野勝裕, 八木翔平, 津村高成, 松田良信, 藤山 寛
    • Organizer
      九州山口プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      由布院倶楽部. ( 大分県由布市)
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      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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