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2012 Fiscal Year Annual Research Report

プラズマバイオプロセスにおけるラジカル表面相互作用の系統的解明

Research Project

Project/Area Number 22244075
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

浜口 智志  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60301826)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywordsプラズマ / 表面・界面物性 / たんぱく質 / バイオ関連機器 / シミュレーション
Research Abstract

大気圧プラズマによるバイオマテリアルプロセスや生体組織プロセスの表面反応過程やその物理化学的機構の解明は、今後の人工臓器や医療機器開発の発展に極めて重要な科学的・工学的課題である。本研究は、こうした観点から、タンパク質等の有機高分子膜の大気圧プラズマプロセスにおけるプラズマ表面相互作用の表面反応基礎過程を、ビーム実験と原子レベルシミュレーションを用いて解明することを目的とした。最終年度である今年度は、イオンビームシステムおよび分子動力学(MD)シミュレーションを用いて、有機高分子膜表面と各種イオン・ラジカル入射の相互作用を解析した。具体的には、過去2年間、イオンビームと有機高分子膜PMMA(ポリメチルメタクリレート)の相互作用、大気圧プラズマジェットを用いたフィブロネクチン等のタンパク膜の相互作用、人工骨として使われるハイドロキシアパタイト等の表面改質とその表面解析、さらに、表面改質された人工骨と生体の相互作用を調べ、また、PMMA のMDシミュレーションにより、プラズマ処理中の表面緩和プロセスの詳細を明らかにしてきた経緯をうけ、本年度は、異なる材料のプラズマ表面相互作用解析の例として、多孔質ハイドロキシアパタイトの表面改質後の表面状態の解析を行った。さらに、数値シミュレーションでは、有機ポリマーのプラズマ照射によるスパッタリングの影響などを、より定量的にモデル化するための、表面緩和モデルをMDシミュレーションに導入し、各種スパッタリングイールドが実験値に極めて近い値を得ることに成功した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (65 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (50 results) (of which Invited: 14 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Grid-pattern formation of extracellular matrix on silicon by low-temperature atmospheric-pressure plasma jets for neural network biochip fabrication2013

    • Author(s)
      Ayumi Ando, Hidetaka Uno, Tsuneo Uris, and Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      Appl. Surf. Sci.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum Cascade Laser (QCL) Absorption Spectroscopy with the Amplitude-to-Time Conversion (ATTC) Technique for Atmospheric-Pressure Plasmas2013

    • Author(s)
      Takayoshi Yumii, Noriaki Kimura and Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxidation of Nitric Oxide by Atmospheric Pressure Plasma in a Resonant Plasma Reactor2013

    • Author(s)
      Takayoshi Yumii, Takashi Yoshida,Kyoji Doi,Noriaki Kimura, and Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      Volume: 46 Pages: 135202-1 ~7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics of silicon etching by silicon chloride ions2013

    • Author(s)
      Tomoko Ito, Kazuhiro Karahashi, Song-Yun Kang, and Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      J. Vac. Sci. Technol. A.

      Volume: 31 Pages: 031301-1~5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemically reactive species in liquids generated by atmospheric-pressure plasmas and their roles in plasma medicine2013

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sputtering yields and surface modification of poly(methyl methacrylate) (PMMA) by low-energy Ar+/CF3+ ion bombardment with vacuum ultraviolet (VUV) photon irradiation2012

    • Author(s)
      S. Yoshimura, Y. Tsukazaki, M. Kiuchi, S. Sugimoto, S. Hamaguchi,.
    • Journal Title

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      Volume: 45 Pages: 505201-1~10

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sputtering yields of magnesium hydroxide [Mg(OH)2] by noble-gas ion bombardment2012

    • Author(s)
      Kazumasa Ikuse, Satoru Yoshimura, Masato Kiuchi, Masaharu Terauchi, Mikihiko Nishitani, and Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      Volume: 45 Pages: 432001-1~5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient modification of the surface properties of interconnected porous hydroxyapatite by low-pressure low-frequency plasma treatment to promote its biological performance2012

    • Author(s)
      Dae-Sung Lee, Yu Moriguchi, Akira Myoui, Hideki Yoshikawa and Satoshi Hamaguchi
    • Journal Title

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      Volume: 45 Pages: 372001-1~5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microcavity array plasma system for remote chemical processing at atmospheric pressure2012

    • Author(s)
      Dae-Sung Lee, Satoshi Hamaguchi, Osamu Sakai, Sung-Jin Park and J Gary Eden,
    • Journal Title

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      Volume: 45 Pages: 222001-1~5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Si damage due to oblique-angle ion impact relevant for vertical gate etching processes2012

    • Author(s)
      Tomoko Ito, Kazuhiro Karahashi, Song-Yun Kang, and Satoshi Hamaguchi,
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 51 Pages: 08HB01-1~4.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dependence of catalytic properties of Indium-implanted SiO2 thin films on the energy and dose of incident Indium ions2012

    • Author(s)
      S. Yoshimura, M. Kiuchi, Y. Nishimoto, M. Yasuda, A. Baba, S. Hamaguchi
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 520 Pages: 4894–4897

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sputtering yields of CaO, SrO, and BaO by monochromatic noble gas ion bombardment2012

    • Author(s)
      S. Yoshimura, K. Hine, M. Kiuchi, J. Hashimoto, M. Terauchi, Y. Honda, M.Nishitani, and S. Hamaguchi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 51 Pages: 08HB02-1~4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low energy metal ion beam production with a modified Freeman-type ion source for development of novel catalysts2012

    • Author(s)
      S. Yoshimura, M. Kiuchi, Y. Nishimoto, M. Yasuda, A. Baba, S. Hamaguchi
    • Journal Title

      e-J. Surf. Sci. Nanotech.

      Volume: 10 Pages: 139-144

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] プラズマの医療応用2012

    • Author(s)
      浜口智志
    • Journal Title

      パリティ

      Volume: 1月号 Pages: 16-17

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Analyses of elementary ion-surface interactions for low-damage plasma etching processes

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      Korean Physical Society (KPS) 2012 Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Daejeon Convention Center, Daejeon, Korea
    • Invited
  • [Presentation] Numerical analysis of nano-second pulsed discharge near atmospheric pressure

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      International Workshop “Physics of Microplasmas”
    • Place of Presentation
      Bochum, Germany
    • Invited
  • [Presentation] Plasma Surface Modification of Artificial Bones for Bone Regeneration

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      4th International Conference on Plasma Medicine
    • Place of Presentation
      Oreleans, France
  • [Presentation] Cell proliferation enhanced by atmospheric-pressure plasma application for cells of interest in orthopedics

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      4th International Conference on Plasma Medicine
    • Place of Presentation
      Oreleans, France
  • [Presentation] Numerical Simulation of Reactive Species in Liquids in Contact with Atmospheric Pressure Plasmas

    • Author(s)
      Tatsuya Kanazawa
    • Organizer
      4th International Conference on Plasma Medicine
    • Place of Presentation
      oreleans, France
  • [Presentation] Analyses of plasma-surface interactions by numerical simulations and multi-beam experiments

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      4th International Conference on Microelectronics and Plasma Technology 2012 (ICMAP2012)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Invited
  • [Presentation] Oxidization of Nitric Oxide by Atmospheric Plasmas Generated by a Radio-Frequency (RF) driven High Q-factor Resonator

    • Author(s)
      Takayoshi Yumii
    • Organizer
      4th International Conference on Microelectronics and Plasma Technology 2012 (ICMAP2012)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
  • [Presentation] Plasma treatment of artificial bones

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      2nd International Symposium for Plasma Biosciences (SPB2012)
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Invited
  • [Presentation] Chemically reactive species in liquids generated by atmospheric-pressure plasmas and their roles in plasma medicine

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      8th International Conference on Atomic and Molecular Data and Their Applications (ICAMDATA-8)
    • Place of Presentation
      National Institute of Standards and Technology (NIST), Gaithersburg, MD, USA
    • Invited
  • [Presentation] Study on plasma-surface interaction in LIA336

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      CNRS-LIA336 Workshop
    • Place of Presentation
      Kyushu University, Hakozaki Campus, Japan
    • Invited
  • [Presentation] Ion-bombardment-induced diffusion and drift of impurity atoms in solids

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      IUMRS (International Union of Materials Research Societies)-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Invited
  • [Presentation] Ion beam studies on plasma-surface interactions SRC

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      Semiconductor Research Corporation (SRC) NMS (Nanomanufacturing Sciences) Patterning Annual Review
    • Place of Presentation
      Chicago, Il, USA
  • [Presentation] Plasma Biomedicine in Orthopedics

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      Workshop on Plasma Biomedicine, 65th Annual Gaseous Electronics Conference
    • Place of Presentation
      Austin, TX, USA
    • Invited
  • [Presentation] Low energy metal iom beam injection to SiO2 thin films for development of novel catalysts

    • Author(s)
      S. Yoshimura
    • Organizer
      25th International Conference on Atomic Collisions in Solids (ICACS-25), (21-25 October, 2012) & 8th International Symposium on Swift Heavy Ions in Matter (SHIM2012)
    • Place of Presentation
      Kyoto University, Kyoto, Japan
  • [Presentation] Roles of hydrogen for hydrofluorocarbon (HFC) plasma etching of silicon nitride (SiN)

    • Author(s)
      Satoshi Hamaguchi
    • Organizer
      American Vacuum Society (AVS) 59th International Symposium & Exhibition
    • Place of Presentation
      Tampa, Fl, USA
  • [Presentation] Analysis of target oxidation in reactive sputter deposition processes of silicon dioxide

    • Author(s)
      Kazuhiro Hoshino
    • Organizer
      American Vacuum Society (AVS) 59th International Symposium & Exhibition
    • Place of Presentation
      Tampa, Fl, USA
  • [Presentation] Etching reaction of CoFeB by carbon monoxide /methyl alcohol based plasmas

    • Author(s)
      Kazuhiro Karahashi
    • Organizer
      American Vacuum Society (AVS) 59th International Symposium & Exhibition
    • Place of Presentation
      Tampa, Fl, USA
  • [Presentation] Molecular Dynamic Simulation of Possible Damage Formation at Vertical Walls of finFET Devices during Plasma Etching Processes

    • Author(s)
      Kohei Mizotani
    • Organizer
      American Vacuum Society (AVS) 59th International Symposium & Exhibition
    • Place of Presentation
      Tampa, Fl, USA
  • [Presentation] Reactive etching or deposition properties of silicon halide ions in gate etching processes

    • Author(s)
      Tomoko Ito
    • Organizer
      American Vacuum Society (AVS) 59th International Symposium & Exhibition
    • Place of Presentation
      Tampa, Fl, USA
  • [Presentation] Evaluation of sputtering yields of silicon nitride by fluoro/hydrofluorocarbon ions by molecular dynamics (MD) simulations: modeling of thermal relaxation processes for polymer formation

    • Author(s)
      Keita Miyake
    • Organizer
      International Symposium on Dry Process (DPS)
    • Place of Presentation
      U. Tokyo, Tokyo, Japan
  • [Presentation] Etching reaction of CoFeB by carbon monoxide /methyl alcohol based plasmas

    • Author(s)
      Kazuhiro Karahashi
    • Organizer
      International Symposium on Dry Process (DPS)
    • Place of Presentation
      U. Tokyo, Tokyo, Japan
  • [Presentation] Plasma surface modification of porous hydroxyapatite artificial bones

    • Author(s)
      Yu Moriguchi
    • Organizer
      Orthopaedic Research Society (ORS) 2013 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      San Antonio, TX, USA
  • [Presentation] プラズマ科学技術の建築分野での活用

    • Author(s)
      浜口智志
    • Organizer
      建築研究開発コンソーシアム(CBRD) テクニカルフォーラム
    • Place of Presentation
      晴海トリトンスクエア、東京都中央区
    • Invited
  • [Presentation] ハイドロキシアパタイト人工骨に対する低温プラズマ処理

    • Author(s)
      森口悠
    • Organizer
      第6回連通多孔体セラミックス学術研究会
    • Place of Presentation
      京都センチュリーホテル、京都府京都市
  • [Presentation] 希ガスイオン照射による水酸化マグネシウムのスパッタ率測定

    • Author(s)
      幾世和将
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学、愛媛県松山市
  • [Presentation] SiFx+イオン照射によるSi, Si3N4およびSiO2エッチング反応解析

    • Author(s)
      伊藤智子
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学、愛媛県松山市
  • [Presentation] 大気圧プラズマにより水中に誘起される化学種の反応シミュレーション

    • Author(s)
      金澤龍也
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学、愛媛県松山市
  • [Presentation] メタノールプラズマ中のイオン照射によるCoFeB エッチング反応 (2)

    • Author(s)
      唐橋一浩
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学、愛媛県松山市
  • [Presentation] ビーム表面相互作用分子動力学(MD)シミュレーションにおける基板熱緩和過程の解析

    • Author(s)
      三宅啓太
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学、愛媛県松山市
  • [Presentation] プラズマエッチングにおけるゲートダメージ層形成機構の数値解析

    • Author(s)
      溝谷浩平
    • Organizer
      第73回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      松山大学、愛媛県松山市
  • [Presentation] Silicon Etching Characteristics by Ions of Desorbed Species (SiClx+)

    • Author(s)
      李虎
    • Organizer
      第6回プラズマエレクトロニクスインキュベーションホール
    • Place of Presentation
      国立中央青少年交流の家、静岡県名御殿場市
  • [Presentation] 磁気抵抗メモリ(MRAM)高集積化のための選択性エッチング反応の研究

    • Author(s)
      村木裕
    • Organizer
      第6回プラズマエレクトロニクスインキュベーションホール
    • Place of Presentation
      国立中央青少年交流の家、静岡県名御殿場市
  • [Presentation] プラズマエッチングによるFinFET側壁ダメージ層形成機構の数値解析

    • Author(s)
      溝谷浩平
    • Organizer
      第6回プラズマエレクトロニクスインキュベーションホール
    • Place of Presentation
      国立中央青少年交流の家、静岡県名御殿場市
  • [Presentation] 低圧酸素プラズマを用いた人工骨表面処理

    • Author(s)
      斉宮大
    • Organizer
      第6回プラズマエレクトロニクスインキュベーションホール
    • Place of Presentation
      国立中央青少年交流の家、静岡県名御殿場市
  • [Presentation] プラズマ技術の紹介と現況

    • Author(s)
      浜口智志
    • Organizer
      建築研究開発コンソーシアム(CBRD) プラズマの建築利用研究会第一回研究会
    • Place of Presentation
      晴海区民館、東京都中央区
  • [Presentation] 低エネルギーイオンビーム照射によるPMMAエッチングイールドへの紫外線照射および水素プラズマ暴露の影響

    • Author(s)
      吉村智
    • Organizer
      第53回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      甲南大学ポートアイランドキャンパス
  • [Presentation] プラズマ医療研究の最前線」

    • Author(s)
      浜口智志
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      クローバープラザ 福岡県春日市
    • Invited
  • [Presentation] 量子カスケードレーザーを用いた大気圧RFプラズマリアクター内の赤外吸収分光計測

    • Author(s)
      弓井孝佳
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第29回年会
    • Place of Presentation
      クローバープラザ 福岡県春日市
  • [Presentation] 大気圧放電に接する液中に生成される活性酸素・活性窒素

    • Author(s)
      浜口智志
    • Organizer
      2012年度原子分子データ応用フォーラムセミナー:高Zプラズマの原子過程と、酸素分子が関係する原子分子過程とその応用
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所 岐阜県土岐市
    • Invited
  • [Presentation] 大気圧・液中プラズマ照射によるバイオ・ナノプロセス

    • Author(s)
      浜口智志
    • Organizer
      応用物理理学会励起ナノプロセス研究会主催第8回励起ナノプロセス研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター 大阪市北区
    • Invited
  • [Presentation] 大気圧プラズマにより誘起される水中における活性酸素・活性窒素種の生成

    • Author(s)
      金澤龍也
    • Organizer
      第30回プラズマプロセシング研究会
    • Place of Presentation
      アクトシティ―浜松 静岡県浜松市
  • [Presentation] ゲートエッチングプロセスにおけるハロゲン化シリコンイオン(SiFx+, SiClx+ )による表面反応

    • Author(s)
      伊藤智子
    • Organizer
      第30回プラズマプロセシング研究会
    • Place of Presentation
      アクトシティ―浜松 静岡県浜松市
  • [Presentation] プラズマエッチングにおけるナノメートル表面層反応機構の解明

    • Author(s)
      伊藤智子
    • Organizer
      第156回 応用物理学会シリコンテクノロジー分科会研究会:「プラズマプロセスの最前線」
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス、東京都文京区
    • Invited
  • [Presentation] Numerical Analysis of Damage Formation in Vertical-Walls Gate Etching Processes

    • Author(s)
      Kohei Mizotani
    • Organizer
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma2013)
    • Place of Presentation
      名古屋大学、 愛知県名古屋市
  • [Presentation] 低エネルギーインジウム照射SiO2の触媒効果の基板温度依存性

    • Author(s)
      吉村智
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学 神奈川県厚木市
  • [Presentation] ハイドロフルオロカーボン(HFC)プラズマによるSiNエッチングにおける表面ポリマー形成過程の解析

    • Author(s)
      三宅啓太
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学 神奈川県厚木市
  • [Presentation] 酸素ガスクラスタービーム照射によるシリコン表面酸化プロセスの分子動力学シミュレーション

    • Author(s)
      溝谷浩平
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学 神奈川県厚木市
  • [Presentation] Taマスクの形状制御のための斜め入射イオンによるスパッタリング解析

    • Author(s)
      李虎
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学 神奈川県厚木市
  • [Presentation] 磁性体エッチングプロセスにおけるN+イオン照射効果

    • Author(s)
      村木裕
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学 神奈川県厚木市
  • [Presentation] 浜口智志 プラズマ・ラジカルの物理とその医療応用

    • Author(s)
      浜口智志
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス 広島県東広島市
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] バイオセラミックスを含む人工骨の改質方法と、その方法で改質された人工骨2012

    • Inventor(s)
      浜口智志 吉川秀樹 他
    • Industrial Property Rights Holder
      浜口智志 吉川秀樹 他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2012-085854
    • Filing Date
      2012-04-04

URL: 

Published: 2014-07-24  

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