2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25248034
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岡田 哲男 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (20183030)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 拓洋 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20280993)
半田 友衣子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (20586599)
火原 彰秀 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (30312995)
原田 誠 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (60313326)
山本 佳孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究グループ長 (80358283)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 氷 / 氷粒界 / 凍結濃縮 / 粒子センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は以下の項目について検討を行った。
1．前年度の成果に基づき、表面粒界のサイズ評価、サイズチューナビリティーを活用した粒子のサイズ分離、DNAの状態解析などを可能にした。氷に加えておくスクロース濃度、温度によって粒界の幅を200nmから3μmの範囲で調整可能であることを明らかにし、3種類以上の異なる粒子が混合された状態でそれぞれを選択的に壁に挟み込むことができることを示した。
2．蛍光測定によるpH計測をきわめて精密に行うことで、塩を構成するイオン個々の氷/液相間での分配係数を評価することに成功した。イオン個々ついては概ね液相側に氷側の1000倍程度のイオンが分配すること、氷への分配のされやすさは、塩化物、カリウム、ナトリウム、リチウムイオンの順で小さくなること、界面から氷内部に向かってイオンの濃度が低くなることなどがわかった。
3．凍結電気化学測定により、電極表面での液相発達に関する精密な情報を得た。凍結濃縮率が高く、温度を凍結温度から直接測定温度に変えると、多くの場合ボルタンメトリーが計測できず、計測できる場合でも時間変化することがわかった。クロノアンペロメトリーを併用することにより、電極表面での液相の電極に沿った成長と、電極と垂直な方向への液相成長があることを明らかにした。また、-1度程度でアニールすると、濃縮率や温度にかかわらず電極表面に液相が残ることを見出した。これに基づき1000倍程度まで凍結濃縮電気化学計測を可能にした。
4．その他、電解質ドープ氷に粒子を閉じ込めて、電気伝導率を計測することで、溶液チャンネル内の粒子をカウンティングできる原理を開発した。低粒指数で伝導率変化が大きいことがわかった。蛍光X線を用いて氷表面のグレインバウンダリーなどを可視化できることを示した。また、シアーフローアイスクロマトグラフィーの装置開発を行い、概ね完成した。
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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
すべての項目において概ね順調に計画が進行しており、ポジティブな結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.昨年度装置がほぼできあがったシアーフローアイスクロマトグラフィーで実際に物質分離の可能性を追究する。
2.X線による氷表面の可視化については画像の3次元化の手法を確立する。また、蛍光X線の多元素同時計測の特徴を生かして、氷への元素の取り込み特異性を明らかにする。
3．氷と共存する液相の物性を明らかにするため、蛍光寿命測定、蛍光相間分光などを利用して溶液相の粘性を評価する。
4．電気化学計測で電極表面に選択的に液相を保つ方法を確立したので、さらに高感度分析を目指してアノーディックストリッピングを行う。また、ビオロゲンの還元化学種が特異的に氷共存液相に溶解する可能性を見出したので、これを分光化学的に検証する。
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