2022 Fiscal Year Annual Research Report
エアロゾル単一粒子に含有する単一分子検出技術の基盤構築
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21H01687
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
瀬戸 章文 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40344155)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平澤 誠一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30321805)
猪股 弥生 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90469792)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | エアロゾル / ラマン散乱分析 / 大気微粒子 / 静電分級 / 表面増強ラマン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、大気微粒子と貴金属ナノ粒子の複合体の形成条件の検討と、顕微ラマン装置による単一分子センシングを実施した。表本研究チームが有する国内外の観測拠点（長崎県五島列島、金沢市など）において、実際の大気微粒子を採取した。つぎに水を媒体として試験粒子を分散後、再噴霧してエアロゾル化し、静電分級法（DMA法）によって粒子径毎に分級された試験粒子を発生させ、その粒子径分布をオンラインで解析した。また、分級微粒子中に存在する極微量のターゲット分子（水溶性イオン化合物）をイオンクロマトグラフィーなどを用いて定量分析し、ラマン散乱の基礎的な比較用データを得た。PVD技術（物理的蒸気凝縮法；レーザーアブレーション、蒸発凝縮法など）により、凝集状態が制御された貴金属ナノ粒子を気相分散状態で発生させ、気相中でアニール、焼結によってその形態を制御する。得られた粒子の粒子径分布を計測するとともに、単一粒子および二量体、三量体の構造を解析し、表面増強ラマン散乱の効果を解明するための標準粒子を作製した。分級した単分散エアロゾルと貴金属ナノ粒子（M；正に帯電）を気相中で混合・静電凝集させて、複合体を形成する実験系の構築を行った。また、凝縮成長デバイス（PSM）を改良し、Hot Spotにエアロゾル中のターゲット分子を誘導して集約させるための条件を検討した。さらに表面増強ラマン散乱の最適条件を得るために、今年度はまず、ローダミンなどの色素分子を標準試薬として用い、そのSERS効果に与える凝集体構造の影響を検討した。また、気中での複合体形成条件を変えた時の、SERS効果の相関に関する基礎的な検討を行った。
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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
大気微粒子の捕集とエアロゾル発生が完了しており、おおむね順調に進展している。実験用レーザーの不調により、貴金属微粒子の発生に影響があったものの、ラマン散乱装置の条件設定や凝集体の解析などは順調に実施された。
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| Strategy for Future Research Activity |
複合体の形成が本研究の最大の課題であるが、これまでに蓄積した貴金属ナノ粒子発生技術に関する知見と、表面増強ラマン散乱の計測条件、ならびに大気微粒子の解析技術を統合することで、これらの課題解決に取り組む予定である。
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