2020 Fiscal Year Research-status Report
Study on Spectroscopic Feature of Hybrid Randam Scatter Medium
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19K05310
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
興 雄司 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (10243908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 宏晃 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (20706882)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シリコーン / 紫外線 / 低散乱モデル / DNAサンプル評価 / 波長フィルター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高純度CaF2を粉末化して作製した試料でのみ想定通りの結果が得られており、化学合成されたCaF2は使えない背景がある。そこで粉砕されたCaF2の粒径制御の必要が生じている。ランダムウォークとrayleigh gans debye理論を併用した数値計算に基づいて5-20ミクロンの粒子径を中心とした粒子による狭帯域化を目指し、液相分離を行った。その結果、1mm厚さで20nmFHWMまでは達成することができた。これは100ミクロンの細管構造の黒色PDMSにPDMS/CaF2媒質を分散したことで単独で達成された狭帯域透過特性で、これまでの、散乱だけを行って吸光度計の特性との組み合わせでた狭帯域化の結果ではないことから、機器組み込みへの問題もクリアできるが、残念ながら10nmFWHMは達成できなかった。
一方、これらの帯域幅でもUV-LEDのスペクトルを考慮したDNA試料の評価を見積もった結果、信号比1から1.5程度までの変化が期待できるため、組み込み可能なモジュールについては今後テストを行いたい。
ナノ粒子分散については、凝集問題があることが昨年の予備実験で判明していた。本年はQDについても、予備調査を行ったが、1%以上の高濃度分散条件が見いだせなかったため、直接的表面修飾と、polyallyltrimethoxysilane(ATMS)の高分子ネットワークを界面活性剤の代替とする分散方法を試みた。後者がうまく機能し、数%のATMSのラジカル重合をQDのトルエン溶液と混ぜることで、tolueneを除去しながらPDMSに0.5%wt分散させても、凝集による光散乱が抑制されることが確認できた。この手法はTiO2ナノ粒子にも応用できる。
また、小さな屈折率差での光ビーム散乱をより簡易に見積もるため、ランダムウォークモデルではなく波面用の位相乱れを単純なフラウンフォーファ積分でどこまで実験再現できるか試みた結果、非常によい一致をしめすことが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
帯域の狭帯域化では目標の10nmFWHMは達成できていないが、単独デバイスとして20nmFWHMの達成で、DNA試料評価機として試作すればある程度の結果が期待できる段階に到達した。また、３年目のQD分散に向けて予備実験を前倒しで行うことができた。
一方でQDどうによる屈折率変調が確認できておらず、この点は遅れが生じており、トータルで見ると予定通りといえるが、不安要素もある。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、QDドープ濃度を上げ、屈折率の変調を早めに確認したい。これが小さすぎる場合、TiO2粒子による屈折率の全体的上昇あるいは、別の色素などによる屈折率変調を試すことになる。
本年の成果である前倒しで行ったPATMSによるQDのシロキサン中への分散は、トルエン分散可能な粒子に利用できる可能性が高く、この点に期待して分散濃度の向上により遅れている箇所を取り返したい。
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