Nano particle sizing method based on the Brownian motion analysis using fluorescent nano probe

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H04249
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 林 照剛 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00334011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒河 周平 九州大学, 工学研究院, 教授 (90243899)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 蛍光色素 / ブラウン運動 / 並進拡散係数 / 回転拡散係数 / ナノ粒子粒径計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，液相中でナノ粒子粒度分布を測定し，その測定値をナノ粒子の幾何学的直径と関連づけて補償する技術を確立することを最終的な目標とし，その実現に向けた研究を遂行している. これまでに，蛍光プローブを標識したナノ粒子に対して，ナノ粒子のブラウン運動による拡散運動を解析し，単位時間あたりのナノ 粒子の並進拡散運動の拡散面積の増加量を示す並進拡散係数と，単位時間あたりのナノ粒子の回転拡散運動における回転モーメントの 単位時間，単位断面積あたりの増加量を示す回転拡散係数の値から，ナノ粒子が分散している溶媒中でナノ粒子に働く抵抗係数の大き さを評価し，この抵抗係数の評価結果を基にナノ粒子の平均粒径とその分布を評価する方法について，その妥当性を検証するための研究を遂行してきた. 本年度は，蛍光光子相関法(FCS)を用いて，ナノ粒子に標識した蛍光色素をプローブとして，蛍光標識ナノ粒子のブラウン運動の並進拡散係数を計測し，蛍光標識ナノ粒子の並進拡散係数とその平均粒径（拡散係数相当径）の関係について，検討を行った．本年度行った実験結果に基づいて，蛍光標識ナノ粒子の並進拡散係数とナノ粒子の粒径に一定の相関関係が確認されたことから，蛍光色素をプローブとして用いることで，研究代表者が提案する手法を用いて，非蛍光ナノ粒子の拡散係数相当径を計測できる可能性を示した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定の回転拡散係数の計測システムを構築と基礎実験によるナノ粒子分散溶媒の粘度評価には至っていないが，初年度から前倒しで進めているナノ粒子の並進拡散係数の測定システムの試作および基礎実験については順調に推移しており，研究計画の進展度は，両者の 進展状況を総合的に判断して，おおむね順調に進展していると言える.

Strategy for Future Research Activity

計画最終年度であり，ナノ粒子の粒度分布解析を行うには，ブラウン運動するナノ粒子の回転拡散係数と並進拡散係数を同時に取得する必要があることから，既に設計を終えている回転拡散係数の計測システムの構築と回転拡散係数の計測結果に基づくナノ粒子分散溶媒の粘度評価と，溶媒粘度に基づく，ナノ粒子の拡散係数相当径（平均粒径）の補正方法の確立を目指し研究を遂行する．