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2013 Fiscal Year Annual Research Report

光誘起力による動的バイオセンサー及び光熱変換材料の創成

Research Project

Project/Area Number 23310079
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

飯田 琢也  大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (10405350)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 伊都 将司  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (10372632)
床波 志保  大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (60535491)
児島 千恵  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50405346)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords光物性 / 光ピンセット / 計測工学 / 分析科学 / ナノバイオ
Research Abstract

最終年度は、代表者Gで前年度に開発したエネルギー領域での計算手法である「光誘起力ナノ・メトロポリス法」のプロトタイプを完成させ、異方的な金属ナノ粒子の選択的光集積化の可能性を理論的に示した。また、様々な形状の銀ナノ粒子を含む分散液にドーナツ状の強度分布を有するレーザー光を照射して、銀ナノロッドのサイズ・形状を揃えて抽出し、電磁気学的な結合状態を形成して円環状に配列する実証実験にも光制御-分光Gとセンサー応用Gとの共同研究で成功した [英国NPGのScientific Reportsに掲載され、複数の招待講演を行い、多数のWebニュースや新聞でも紹介された]。特に、照射光の波長を変化させることで集積される銀ナノロッドのアスペクト比が変化すること、直線偏光、ラジアル偏光、アジミュサル偏光など偏光を切り替えることで配向の制御ができること、集積化により散乱スペクトルの制御が可能であることなども明らかとなった。このように、ナノ粒子のサイズ・形状・配列および光応答特性を制御する技術は、様々な研究分野や産業界で広く必要とされており、本研究課題で目的とする高感度バイオセンサーや医療用の光応答性ナノ粒子の特性制御にも利用できると期待できる。また、センサー応用Gで作製した高い光発熱効果を示すプローブ粒子を用いて熱凝固性タンパク質の微量検出にも成功し、高感度バイオセンサー開発に関する当初の研究目的を達成したと言える[特開2013-254940]。医療応用Gおよび光制御-分光Gとの共同研究では、金ナノ粒子における光発熱効果の最適サイズが存在することを示した代表者Gにおける理論の実験検証を行い、病原細胞を局所的に光発熱効果で破壊できることを確認した。このように、もう1つの目的であった高効率光熱変換用ナノバイオマテリアル作製のための指導原理開拓と医療応用に関しても興味深い成果を得た。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (45 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (30 results) (of which Invited: 6 results) Book (2 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] "Photothermogenic Properties of Different Sized Gold Nanoparticles for Application in Photothermal Therapy"2014

    • Author(s)
      C. Kojima*, N. Oeda, S. Ito, H. Miyasaka, and T. Iida
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: Published online Pages: In press

    • DOI

      10.1246/cl.140124

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "DNA-mediated Anomalous Optical Coupling of Heterogeneous Metallic Nanostructures"2014

    • Author(s)
      S. Tokonami*, K. Nishida, S. Hidaka, Y. Yamamoto, H. Nakao, T. Iida*
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 118(13) Pages: 7235-7241

    • DOI

      10.1021/jp501613b

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Enhanced Collective Optical Response of Vast Numbers of Silver Nanoparticles Assembled on a Microbead"2014

    • Author(s)
      S. Tokonami*, K. Nishida, Y. Nishimura, S. Hidaka, Y. Yamamoto, H. Nakao, T. Iida*
    • Journal Title

      Research on Chemical Intermediates

      Volume: Published online Pages: In press

    • DOI

      10.1007/s11164-014-1610-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Theory for optical assembling of anisotropic nanoparticles by tailored light fields under thermal fluctuations"2014

    • Author(s)
      M. Tamura, S. Ito, S. Tokonami, T. Iida*
    • Journal Title

      Research on Chemical Intermediates

      Volume: Published online Pages: In press

    • DOI

      10.1007/s11164-014-1607-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Selective Optical Assembly of Highly Uniform Nanoparticles by Doughnut-Shaped Beams"2013

    • Author(s)
      S. Ito*, H. Yamauchi , M. Tamura, S. Hidaka , H. Hattori, T. Hamada, K. Nishida , S. Tokonami , T. Itoh , H. Miyasaka, T. Iida*
    • Journal Title

      Scientific Reports (Nature Publishing Group)

      Volume: 3 Pages: 3047(1-7)

    • DOI

      10.1038/srep03047

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Enhanced modulation of scattered light from phase-change nanoparticles by tailored plasmonic mirror image"2013

    • Author(s)
      T. Iida*, A. Nakamura, S. Hidaka, M. Tamura, T. Shiono, S. Furumiya*
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 103(4) Pages: 041108(1-5)

    • DOI

      10.1063/1.4813749

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Multipole Superradiance from Densely Assembled Metallic Nanoparticles"2013

    • Author(s)
      S. Tokonami*, S. Hidaka, K. Nishida, Y. Yamamoto, H. Nakao, T. Iida*
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117(29) Pages: 15247-15252

    • DOI

      10.1021/jp4028244

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 「光誘起力と揺らぎによるナノ粒子の分離抽出=分子モーターの仕組に学ぶ次世代ナノ光技術=」2013

    • Author(s)
      田村守、飯田琢也
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 7 Pages: 41-45

  • [Presentation] "Theory for Bio-inspired Optical Manipulation under Fluctuations"2014

    • Author(s)
      T. Iida , M. Tamura , S. Hidaka , H. Hattori , T. Hamada , K. Nishida , S. Tokonami, T. Itoh , H. Yamauhi , H. Miyasaka, and S. Ito
    • Organizer
      Optical Manipulation Conference'14 (OMC'14)
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama, Kanagawa Prefecture, Japan
    • Year and Date
      20140423-20140423
  • [Presentation] "Selective assembly of microstructures of plasmonic nanorods with radiation pressure"2014

    • Author(s)
      S. Ito , H. Yamauchi , M. Tamura, S. Hidaka , H. Hattori, T. Hamada , K. Nishida , S. Tokonami , T. Itoh , H. Miyasaka , and T. Iida
    • Organizer
      Optical Manipulation Conference'14 (OMC'14)
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama, Kanagawa Prefecture, Japan
    • Year and Date
      20140423-20140423
  • [Presentation] "Toward the ground state laser cooling of an optical microcavity depending on ambient conditions"2014

    • Author(s)
      N. D. Vy, T. Iida
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      20140330-20140330
  • [Presentation] 「光誘起力ナノ・メトロポリス法による銀ナノ粒子の選択的光集合効果の理論解析」2014

    • Author(s)
      田村守、伊都将司、床波志保、飯田琢也
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      20140330-20140330
  • [Presentation] 「揺らぎの下でのナノ光アセンブリングの理論」2014

    • Author(s)
      飯田琢也、田村守、日高慎平、服部祐徳、濱田大地、西田敬亮、床波志保、伊藤民武、山内宏昭、宮坂博、伊都将司
    • Organizer
      第61年応用物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス
    • Year and Date
      20140317-20140317
  • [Presentation] 「軸対称ベクトルビームによるプラズモニックナノ粒子の選択的光パターニング」2014

    • Author(s)
      伊都将司、山内宏昭、田村守、日高慎平、服部祐徳、濱田大地、西田敬亮、床波志保、伊藤民武、宮坂博、飯田琢也
    • Organizer
      第61年応用物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス
    • Year and Date
      20140317-20140317
  • [Presentation] 「プラズモニック発熱効果による微量生体物質検出法の開拓」2014

    • Author(s)
      西村勇姿、西田敬亮、日髙慎平、山本陽二郎、伊都将司、床波志保、飯田琢也
    • Organizer
      第61年応用物理学会春季大会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス
    • Year and Date
      20140317-20140317
  • [Presentation] 「選択的ナノ光アセンブリングの理論」2013

    • Author(s)
      田村守、伊都将司、床波志保、飯田琢也
    • Organizer
      第24回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学杉本キャンパス
    • Year and Date
      20131214-20131214
  • [Presentation] "Quantum mechanical treatment of ambient-dependent laser cooling in an optical microcavity"2013

    • Author(s)
      N. D. Vy, T. Iida
    • Organizer
      第24回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学杉本キャンパス
    • Year and Date
      20131214-20131214
  • [Presentation] 「金属ナノ粒子固定化ビーズの光誘起集合化によるサブミリバブルの生成」2013

    • Author(s)
      西村勇姿、西田敬亮、日高慎平、山本陽二郎、伊都将司、床波志保、飯田琢也
    • Organizer
      第24回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学杉本キャンパス
    • Year and Date
      20131214-20131214
  • [Presentation] "High Accuracy Separation of Nanoparticles based on Fluctuation-MediatedOptical Manipulation"2013

    • Author(s)
      M. Tamura, S. Ito, S. Tokonami, T. Iida
    • Organizer
      The First OPU-TKU International Symposium -Frontier Chemistry and Materials for the 21st Century-
    • Place of Presentation
      Osaka Prefecture University, Japan
    • Year and Date
      20131119-20131119
  • [Presentation] "Optical Property of Vast Numbers of Metallic Nanoparticles on a Microbead"2013

    • Author(s)
      K. Nishida, S. Hidaka, T. Iida, Y. Yamamoto, H. Nakao, S. Tokonami
    • Organizer
      The First OPU-TKU International Symposium -Frontier Chemistry and Materials for the 21st Century-
    • Place of Presentation
      Osaka Prefecture University, Japan
    • Year and Date
      20131119-20131119
  • [Presentation] 「光と揺らぎで操るナノの世界: 物質科学から生命科学への展開」2013

    • Author(s)
      飯田琢也
    • Organizer
      東京理科大学大学院共通特別講義
    • Place of Presentation
      東京理科大学
    • Year and Date
      20131031-20131031
    • Invited
  • [Presentation] 「生体系にならう光と揺らぎの下でのナノ動力学」2013

    • Author(s)
      飯田琢也、伊都将司、床波志保、児島千恵
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      20130927-20130927
    • Invited
  • [Presentation] 「光誘起力と光発熱効果による金属ナノ粒子固定化ビーズの巨視的集積化」2013

    • Author(s)
      西村勇姿、西田敬亮、日高慎平、山本陽二郎、伊都将司、床波志保、飯田琢也
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      20130927-20130927
  • [Presentation] 「確率共鳴に基づく新奇ナノ光マニピュレーションの創成」2013

    • Author(s)
      田村守、飯田琢也
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス
    • Year and Date
      20130919-20130919
    • Invited
  • [Presentation] 「金属ナノ粒子集積構造体の光学特性評価」2013

    • Author(s)
      西田敬亮、山本陽二郎、中尾秀信、日高慎平、飯田琢也、床波 志保
    • Organizer
      日本分析化学会第62年会
    • Place of Presentation
      近畿大学東大阪キャンパス
    • Year and Date
      20130910-20130910
  • [Presentation] "Immobilization of Vast Numbers of Metallic Nanoparticles on a Microbead and Its Optical Property"2013

    • Author(s)
      K. Nishida, S. Hidaka, T. Iida, Y. Yamamoto, H. Nakao, S. Tokonami
    • Organizer
      JASIS Conference 2013
    • Place of Presentation
      Makuhari Messe, Japan
    • Year and Date
      20130905-20130906
  • [Presentation] "Fluctuation-mediated High Accuracy Separation of Nanoparticles by Modulated Optical Standing Wave"2013

    • Author(s)
      T. Iida, M. Tamura
    • Organizer
      The Twelfth Asian Conference on Analytical Sciences(ASIANALYSIS XII)
    • Place of Presentation
      Maidashi campus of Kyushu University , Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      20130824-20130824
  • [Presentation] "Photothermal assembling of metallic-nanoparticle-fixed bead for detecting biological analytes"2013

    • Author(s)
      Y. Nishimura, K. Nishida, S. Hidaka, Y. Yamamoto, S. Ito, S. Tokonami, T. Iida
    • Organizer
      The Twelfth Asian Conference on Analytical Sciences(ASIANALYSIS XII)
    • Place of Presentation
      Maidashi campus of Kyushu University , Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      20130822-20130822
  • [Presentation] 「金属ナノ粒子集積構造によるフォトサーマル・バイオセンサの創成」2013

    • Author(s)
      飯田琢也、西村 勇姿、西田 敬亮、日髙 慎平、山本陽二郎、伊都将司、床波志保
    • Organizer
      第3回光科学異分野横断萌芽研究会
    • Place of Presentation
      強羅静雲荘
    • Year and Date
      20130808-20130808
  • [Presentation] "Optical Property of Densely Fixed Metallic Nanoparticles on a Microbead"2013

    • Author(s)
      K. Nishida, S. Hidaka, T. Iida, Y. Yamamoto, H. Nakao, S. Tokonami,
    • Organizer
      2013 ECUST-OPU-KIST Joint Symposium on Advanced Materials and Their Applications (JSAMA2013)
    • Place of Presentation
      China
    • Year and Date
      20130802-20130802
  • [Presentation] 「光と揺らぎによるプラズモニック材料の動的制御とセンサ応用への展開」2013

    • Author(s)
      飯田琢也、床波志保
    • Organizer
      ナノフォトニクスシンポジウム「ナノフォトニクスにおける複雑性・多様性と機能」
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学
    • Year and Date
      20130717-20130717
    • Invited
  • [Presentation] "Optical Control of Microcavity by Mechanical Nonlinearity Under Environmental Fluctuations"2013

    • Author(s)
      N. D. Vy, T. Iida
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim & The 18th OptoElectronics and Communications Conference / Photonics in Switching 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20130703-20130703
  • [Presentation] "Theory for Ultra-high-accuracy Nano Optical Separation Assisted by Thermal Fluctuations"2013

    • Author(s)
      M. Tamura, T. Iida
    • Organizer
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim & The 18th OptoElectronics and Communications Conference / Photonics in Switching 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013)
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20130702-20130702
  • [Presentation] 「粒子間ギャップを制御したナノ構造体の作製と光学特性評価」2013

    • Author(s)
      西田敬亮、山本陽二郎、中尾秀信、日高慎平、飯田琢也、床波志保
    • Organizer
      第73回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学函館キャンパス
    • Year and Date
      20130519-20130519
  • [Presentation] 「多重光トラップと熱揺らぎを利用した高精度ナノ粒子選別法の提案」2013

    • Author(s)
      飯田琢也、田村守
    • Organizer
      第73回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学函館キャンパス
    • Year and Date
      20130519-20130519
  • [Presentation] 「光による金属ナノ粒子固定化ビーズの巨視的集積化と分析応用」2013

    • Author(s)
      西村勇姿、西田敬亮、日高慎平、山本陽二郎、伊都将司、床波志保、飯田琢也
    • Organizer
      第73回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学函館キャンパス
    • Year and Date
      20130518-20130518
  • [Presentation] "Theory of nano-optomechanics under fluctuations"2013

    • Author(s)
      Takuya Iida
    • Organizer
      The First Itary-Japan Workshop on Nanophotonics
    • Place of Presentation
      University of Pisa, Itary
    • Year and Date
      20130422-20130422
    • Invited
  • [Presentation] 「光冷却による揺らぎの制御、光操作における揺らぎの利用」2013

    • Author(s)
      飯田琢也
    • Organizer
      第三回光マニピュレーション研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館
    • Year and Date
      20130413-20130413
    • Invited
  • [Book] バイオセンサの先端科学技術と新製品への応用開発「第4章6節 金ナノ粒子固定化技術とセンサ応用」2014

    • Author(s)
      床波志保,日高慎平,西田敬亮,山本陽二郎,中尾秀信, 飯田琢也
    • Total Pages
      7ページ
    • Publisher
      技術情報協会
  • [Book] 金属ナノ・マイクロ粒子の最新技術と応用「「第4章1節光誘起力ナノ動力学法と金属ナノ粒子集積系の光応答理論」」2013

    • Author(s)
      飯田琢也、田村守、日高慎平、床波志保
    • Total Pages
      10ページ
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Remarks] 生体光物理グループ(飯田研究室)

    • URL

      http://www.nanosq.21c.osakafu-u.ac.jp/ttsl_lab/t_iida/

  • [Remarks] 大阪府立大学プレスリリース「ドーナツビームと揺らぎの効果でナノ粒子の高均一化と配列に成功」

    • URL

      http://www.osakafu-u.ac.jp/info/publicity/release/2013/20131024.html

  • [Remarks] 大阪大学プレスリリース「ドーナツビームと揺らぎの効果でナノ粒子の高均一化と配列に成功」

    • URL

      http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2013/10/20131025_1

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 公開前につき非公開2013

    • Inventor(s)
      飯田琢也、床波志保
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪府立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2013-114312
    • Filing Date
      2013-05-30
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光熱変換素子およびその製造方法、光熱発電装置ならびに被検出物質の検出方法2013

    • Inventor(s)
      飯田琢也、床波志保、小菅厚子、山本陽二郎
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪府立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2013-096817、特開2013-254940
    • Filing Date
      2013-05-02

URL: 

Published: 2015-05-28  

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