2017 Fiscal Year Annual Research Report
Active control of nanopore translocation of nanoparticles and biomolecules
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16K13645
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バイオセンシング / ナノポア / 相変化材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）集束イコンビームによるナノポア形成後、GeSbTeをスパッタリングによって100nm成膜し、最終的に直径100～200nmの相変化ナノポアを作製した。測定中にポアを流れるイオン電流によって相変化膜の剥離が確認されたため、保護膜としてSiO2を原子層堆積法によって成膜し、剥離を抑制した。
（２）直径20nmの蛍光ポリスチレンビーズをテスト試料として、ポア通過と通過後のドリフト・拡散運動過程を光学的に検出した。電圧依存性をドリフト・拡散モデルにより解析し、先行研究と同様の移動度、拡散係数を得た。相変化材料に固有の異常な振る舞いは確認されなかった。
（３）蛍光観察のための励起光の強度とナノポア通過頻度の相関を計測した。明瞭な傾向として、励起光強度増大とともに、ポリスチレンビーズの通過頻度が大幅に減少した。また、その傾向はGeSbTeが結晶相の場合により顕著であった。これらの結果は、GeSbTeによる励起光吸収にともなう加熱、熱泳動発生によって説明でき、光吸収量のコントラストが大きな波長を光源とすることで、ナノポア通過頻度のスイッチングが可能であることを示唆する。また直径100nm以上の粒子の場合、レンズ効果により、粒子通過時にポア近傍で相変化を誘起できることを確認した。アモルファス相を始状態とした場合、粒子通過とともに結晶化が段階的に進み、ある一定数の粒子通過後に通過率がほとんどゼロとなる粒子通過履歴効果の発現が可能であることを実証した。
（４）DNA修飾金ナノ粒子に対して同様の挙動の確認を行った。直径40nmの金ナノ粒子とその二量体の通過過程を、イオン蛍光プローブを用いて計測し、ポリスチレンビーズと同様の結果を得た。また、複合体粒子を用いた場合、ポア内に粒子が固定化され、それがイオン蛍光プローブ発光強度として検出され、ポア内の相変化によって発光強度が変化することが確認された。
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