2020 Fiscal Year Annual Research Report
発動分子の機能発現過程における1分子・多分子ダイナミクス計測法の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion |
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| Project/Area Number |
19H05402
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
東海林 竜也 神奈川大学, 理学部, 准教授 (90701699)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 顕微分光 / 光圧 / 力計測 / NASSCA光ピンセット / 局在表面プラズモン / 有限要素法 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、外部刺激に伴う発動分子の集合・離散・配向分子運動を、光の力学作用である光圧により精密計測する技術を開発する。しかしながら、従来の集光レーザー型光ピンセットをそのまま分子系に適用させても、作用する光圧が微弱なため運動追跡は極めて困難である。そこで本研究では、プラズモン光ピンセットまたは研究代表者らが開発したノンプラズモニック増強光ピンセットを光ファイバ先端で利用し、発動分子に直接光圧を作用させ力学的運動の単分子または多分子計測を目指す。
2020年度から研究室を主宰することになった代表者は、光ピンセット・顕微分光計測システムを新たに構築した。構築したシステムにより溶液中に浮遊するナノ粒子の光捕捉に成功した。このような従来型の集光レーザー型光ピンセットに加え、光ファイバの先端でナノ粒子を捕まえるファイバ光ピンセットの開発にも取り組んだ。ファイバ先端上に入射光を増幅するナノ構造体を付与することで、発動分子一粒に作用する光圧を計測する。このとき使用するナノ構造体は、プラズモンナノ構造体（プラズモン光ピンセット）または半導体ナノ構造体（NASSCA光ピンセット）を使用する。代表者らが開発したNASSCA光ピンセットを用いると、溶液中の高分子微粒子を一度に大量に捕捉できることを見出した。さらに増強光圧を定量的に解析すべく、有限要素法による電磁場シミュレーションのシステムを新たに構築した。以上の成果をもとに、光ファイバ上に作製するナノ構造体の設計指針を電磁場計算により得ることができた。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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