2015 Fiscal Year Annual Research Report
波動光学に基づいた拡張ナノ空間のための熱レンズ検出デバイスの創出
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25248033
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北森 武彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60214821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嘉副 裕 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (20600919)
馬渡 和真 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60415974)
清水 久史 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60631281)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光熱変換分光法 / マイクロ化学チップ / ナノフルイディクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はマイクロ空間および拡張ナノ（10-1000nm）空間中の非蛍光分子を検出するデバイスの開発を目的とした。
研究代表者らはこれまでに、光吸収と無輻射緩和で発生した熱による屈折率変化（熱レンズ効果）を用いて、非蛍光分子を高感度に検出する熱レンズ顕微鏡（TLM）を開発してきた。また、TLMに微分干渉観察法という波動光学原理を導入することで微分干渉熱レンズ顕微鏡（DIC-TLM）を開発し、拡張ナノ空間内の非蛍光分子の高感度検出に成功した。本研究では、光導波路を用いたDIC-TLMのデバイス化に取り組んだ。
平成26年度までに、ガラスチップ内部にMach-Zehnder干渉計型の光導波路およびマイクロ流路を集積化し、非蛍光分子の信号検出に成功した。平成27年度は、2つの高感度化の手法を提案し、一方は光の波長よりも小さい拡張ナノ空間内の測定、他方はマイクロ空間内の非蛍光性分子の吸収スペクトル測定へと応用した。
第一の手法として、研究代表者らが開発した低温接合法を用いてガラス基板にカバーガラスを接合し、この接合界面付近にフェムト秒レーザーを照射することで光導波路をガラス基板表面に初めて作製した。これにより感度が65倍向上し、深さ500nmの拡張ナノ流路を用いた測定に初めて成功した。第二の手法として、光導波路から出射した光がマイクロ流路中を通過し、再び光導波路に入射する構造を作製した。これにより感度が4桁以上改善し、通常光源を模擬したレーザー光（スポット径100μmに集光）を用いて非蛍光性分子の検出に成功した。通常光源が利用可能になれば、白色光を用いた吸収スペクトルの測定が可能になり、本デバイスが液体クロマトグラフィーなどの検出器を置き換えることも期待され、産業上の利用価値は極めて高い。さらに、流体回路や光学素子だけでなく電子回路なども基板上に集積化することにより、新たなデバイス工学を開拓することが期待される。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] EXTENDED-NANO HEAT PIPE DEVICE FOR NON-ELECTRIC COOLING2015
Author(s)
Chenxi Wang, Yutaka Kazoe, Yuriy Pihosh, Kyojiro Morikawa, Kentaro Kasai, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
Organizer
The 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2015)
Place of Presentation
Gyeongju, Korea
Year and Date
2015-10-25 – 2015-10-29
Int'l Joint Research
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