2023 Fiscal Year Research-status Report
Multimodal quantum sensing for reliable nanothermometry
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20KK0317
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
藤原 正澄 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 研究教授 (30540190)
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| Project Period (FY) |
2021 – 2024
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| Keywords | 蛍光ナノダイヤモンド / 温度計測 / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本国際共同研究では、蛍光ナノダイヤモンドを用いたナノ温度測定を異なる測定原理にもとづく複数の測定モードで同時に行うマルチモーダル温度量子センシング技術を開発する。これにより、ナノ温度計測において障壁となる測定アーティファクトを削減し、高い信頼性を有する生体内温度計測として基課題に技術移植し、生体内一細胞温度のより精密な定量を実現する。外国研究者としては、蛍光寿命量子センシングハイブリッド技術を有するBenson教授（独国）がホスト研究者として参画する。また、微細加工や補償光学実装に関して、Schroeder博士（独国）・Patton博士（英国）が協力者として参画する。
2023年度は本格的な長期渡航による共同研究を実施した。ナノダイヤモンドの共焦点顕微鏡系の再構築、および、ODMR測定系の再構築を行った。また、蛍光寿命測定に必須のパルスレーザー励起による測定も可能とした。これをもとに、生体試料内の蛍光ナノダイヤモンド寿命測定を行った。温度測定については、Benson教授研究室のメンバーと共に、より生体環境に近い状況で行うことを今後予定している。また、金や銀のナノ粒子構造がナノヒーターとして働くことから、プラズモン励起による極微少熱源によるナノダイヤモンド温度計校正法という着想を、Benson教授との議論で得たため、この実験にも取り組んだ。AFMを用いてこれらナノ粒子を位置操作しつつ、ナノ熱加熱実験系の構築を行った。現在、論文化のメドが立ちつつあるが、より詳細な補完実験、追実験を加える必要があり、遂行中である。また、今回の渡航では、関連研究分野の研究者を、ドイツ・英国・フランスに積極的に訪問し、研究議論・意見交換を行った。この中から、本研究をより発展させることが可能なアイデアも生まれ、これについても今後取り組む予定である。
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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
2023年度に通算半年以上の渡航を行うことができ、研究を進展させることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度の渡航によって行った研究により、7割方の実験が完了した。一方、残り3割については、実験は主にBenson教授研究室の大学院生とKews博士が継続している。今年度は、この継続実験の結果に関する議論や追実験を行うための渡航を予定している。また、新たなドイツの研究者（Kaiserslautern大・Widera教授）と研究議論・意見交換を積極的に行った結果、スピン寿命測定をもとにした温度測定、高精度化技術の可能性が生まれたため、これに関する研究も今年度遂行する。
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[Presentation] Glass-patternable notch-shaped microwave architecture for on-chip spin detection in biological samples2023
Author(s)
Keisuke Oshimi, Yushi Nishimura, Tsutomu Matsubara, Masuaki Tanaka, Eiji Shikoh, Li Zhao, Yajuan Zou, Naoki Komatsu, Yuta Ikado, Yuka Takezawa, Eriko Kage-Nakadai, Yumi Izutsu, Katsutoshi Yoshizato, Saho Morita, Masato Tokunaga, Hiroshi Yukawa, Yoshinobu Baba, Yoshio Teki, and Masazumi Fujiwara
Organizer
GRS quantum sensing
Int'l Joint Research
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[Presentation] Glass-patternable notch-shaped microwave architecture for on-chip spin detection in biological samples2023
Author(s)
Keisuke Oshimi, Yushi Nishimura, Tsutomu Matsubara, Masuaki Tanaka, Eiji Shikoh, Li Zhao, Yajuan Zou, Naoki Komatsu, Yuta Ikado, Yuka Takezawa, Eriko Kage-Nakadai, Yumi Izutsu, Katsutoshi Yoshizato, Saho Morita, Masato Tokunaga, Hiroshi Yukawa, Yoshinobu Baba, Yoshio Teki, and Masazumi Fujiwara
Organizer
GRC quantum sensing
Int'l Joint Research
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