2014 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能原子核乾板と超解像顕微鏡法を用いた暗黒物質検出システムの開発
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26287037
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
久下 謙一 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 教授 (10125924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中 竜大 名古屋大学, 高等研究院, 助教 (00608888)
佐藤 修 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 助教 (20377964)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 粒子測定技術 / 原子核乾板 / 放射線飛跡検出 / 蛍光標識化 / 暗黒物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微細飛跡の超解像顕微鏡法のキーテクノロジーとなる蛍光標識化法において，新規購入した蛍光標識化色素では飛跡が発光しないという問題が生じた．この問題の解決の中で，構造の類似した色素を1/1000のレベルで混入すると，両者の相互作用により飛跡を形成するヨウ化銀上で特異的に強く発光することを見いだした．旧色素では含まれていた不純物により発光可能となったことを解明し，混合色素系を用いた発光プロセスを確立した．これにより飛跡の不発光問題は解決された．
この知見を元に各種色素の組み合わせを試み，識別の容易な発光を示す色素の組み合わせがいくつか見いだされた．
超微粒子写真感光材料の開発に関しては，ハロゲン化銀結晶サイズ40nmの製造処方を確立した．さらに，現像処理工程における低温現像法の開発によって，疑似的な暗黒物質シグナルと見なしている炭素イオンに対する現像確率を100%近く維持した状態で，ノイズ発生をこれまでの1/20まで抑えることに成功した．
ハロゲン化銀結晶も含めたデバイス構造としての感光材料に対する新たなシミュレーションの構築によって，超微粒子乳剤における検出限界を定量的に推定することに成功した．また，このシミュレーション結果は，現在の光学解析システムによる検出性能とよく一致し，検出器の理解が劇的に進んだ．
超微粒子化による感度低下を補う低温赤色光後露光補力処理の温度依存性を調べた．低温ではSN比が向上するが，分散した放射線による感光効果を集中化させる処理も温度依存性を持つため，補力効率が低下する．最適温度を見出し，簡便な装置で補力処理が可能となった．
新たに現像銀等の金属微粒子が持つプラズモン共鳴を利用した超解像顕微鏡法に着想し，そのための解析法を提案して，原理実証を行った．その結果，光学顕微鏡で10nmの分解能が達成可能であることを実証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
蛍光標識化法の開発の進捗がはかばかしくなかった．これは実績でも述べたように，新規購入した蛍光標識化法用の色素で飛跡が発光しないという問題の解決に時間をとられたためである．旧色素にたまたま不純物が混入していたため，偶然の結果として飛跡を発光させる蛍光標識化法を組み立てることができたのであるが，新規購入色素は純度が高すぎたために発光しなかった，という想定外の結果であった．しかしその原因が明らかになったことで，今年度以降の進捗が期待できる．
超微粒子写真感光材料の調製は進捗した．調製処方の確立，低温現像法などの導入により，超微粒子感光材料の性能向上が得られた．その過程において，試行錯誤的な方法のみならず，シミュレーションの手法を取り入れることで，調製効率の向上が得られた．
超微粒子感光材料における効率的飛跡検出の手法の開発は進捗した．低温赤色光後露光補力の最適温度が見いだされた．これは超微粒子感光材料の使用可能範囲を広げるものである．
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| Strategy for Future Research Activity |
不発光問題が解決したので，その知見をベースに飛跡検出のための蛍光標識化法の最適化を進める．段階的にサイズを変えた超微粒子乳剤からなる感光材料に飛跡を記録し，異なるサイズの飛跡に蛍光標識化法を適用したときの飛跡検出の特性解析を行う．これより微細飛跡の検出限界を見積もり，また，より微細な像を解像して検出するための超解像顕微鏡法への適用を図る．さらに暗黒物質の検出へとつなげていく．
この知見を超微粒子感光材料の調製・処理法の開発へフィードバックすることで，超微粒子感光材料の最適化を図る．そのため上記知見より，超微粒子写真感光材料での微細飛跡検出の検出限界条件を洗い出し，それをベースに最適化した感光材料の調製を進める
新たに見いだされたプラズモン共鳴を利用した超解像顕微鏡法の原理実証を平行して進める．分解能等の性能評価の精度を高め，この方法の有用性を実証する．
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| Causes of Carryover |
理由
不発光問題の解決に時間をとられ、論文投稿に至らなかったため、英文校正料等の謝金、投稿料等のその他で計上していた分に未使用が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計画
次年度で論文投稿の費用の一部として使用予定
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