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希土類イオンの単一スピン状態の1イオン光検出

研究課題

研究課題/領域番号 15H03765
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

松下 道雄  東京工業大学, 理学院, 准教授 (80260032)

研究分担者 小川 佳宏  上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 准教授 (50372462)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2015年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード1分子観察 / 一分子計測(SMD) / 一分子観察 / 1分子計測(SMD) / 一分子観察(SMD) / 共焦点顕微鏡 / 生体分子 / 生物物理 / 化学物理 / 1分子計測(SMD) / 物理化学 / 希土類イオン / 核スピン
研究成果の概要

我々は、結晶中にある無数のイオン一つ一つをそれぞれ1量子ビットずつに割り当てることで、量子ビットを高度に集積することを目指して、新しい系の探索と観察する光学顕微鏡の独自開発を10年にわたり続けてきた。当該研究では、Pr3+同士の三次元相対位置を決定する場合に、遷移双極子の向きにより、20~30 nmの系統誤差が生じることが分かった。そこで、三次元のすべての軸を高精度に決定することで、この系統誤差を補正する成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得た二つの顕微技術は、希土類イオンの量子論理演算だけでなく、物理、化学、薬学、医学に広く使える技術である。特に、薬学医学応用にとても大きな可能性があると考えている。この技術を用いれば、細胞内部の個々の分子が分子解像度で観察できる可能性を持っている。本課題は終了したが、本研究を継続させると共に、こちらの研究も進めて行く予定である。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] Cryogenic Fluorescence Localization Microscopy of Spectrally Selected Individual FRET Pairs in a Water Matrix2018

    • 著者名/発表者名
      Tabe Hiroaki、Sukenobe Kei、Kondo Toru、Sakurai Atsunori、Maruo Minako、Shimauchi Akari、Hirano Mitsuharu、Uno Shin-nosuke、Kamiya Mako、Urano Yasuteru、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 27 ページ: 6906-6911

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03977

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Localization of an Individual Fluorescent Molecule with Angstrom Precision2017

    • 著者名/発表者名
      古林 琢・本橋和也・若尾圭祐・松田 剛・喜井 勲・細谷孝充・林 宣宏・定家真人・石川冬木・松下道雄・藤芳 暁
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 26 ページ: 8890-8994

    • DOI

      10.1021/jacs.7b03899

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of bound and antibound states of two excitons in GaAs single quantum well by two-dimensional coherent spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogawa
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 95 号: 20 ページ: 201113-201113

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.201113

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reflecting microscope system with a 0.99 numerical aperture designed for three-dimensional fluorescence imaging of individual molecules at cryogenic temperatures2015

    • 著者名/発表者名
      H. Inagawa, Y. Toratani, K. Motohashi, I. Nakamura, M. Matsushita, S. Fujiyoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 12833-12833

    • DOI

      10.1038/srep12833

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高開口数かつ広視野のクライオ対物鏡2018

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉,虎谷泰靖,藤原正規,石田啓太,藤芳暁,松下道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微観察における界面屈折に由来する収差の光学シミュレーションによる研究2018

    • 著者名/発表者名
      石田 啓太,藤芳暁,松下道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微鏡による二本鎖DNAの1分子光イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      古林琢,石田啓太,松下道雄,藤芳暁
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ1分子顕微鏡の機械的安定化2018

    • 著者名/発表者名
      富永波輝,松下道雄,藤芳暁
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生体内1分子イメージングのための三次元カメラの開発2018

    • 著者名/発表者名
      松田 剛,藤芳 暁,松下 道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:光学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      石田啓太, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:実験2018

    • 著者名/発表者名
      古林琢, 石田啓太, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ 1 分子蛍光顕微鏡のための試料走査機構の製作2017

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉, 古林 琢, 藤芳 暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 1 分子の 3 次元位置をショットノイズ限界で測定可能な 顕微法の光学シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      松田 剛, 古林 琢, 藤芳 暁, 松下 道雄
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] クライオ1分子蛍光顕微鏡の高精度化に向けた技術開発2017

    • 著者名/発表者名
      古林 琢, 松下道雄, 藤芳 暁
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] クライオ超解像蛍光顕微鏡の制作2017

    • 著者名/発表者名
      資延 啓,田邊大明,石井啓暉,松田 剛,古林 琢,松下道雄,藤芳 暁
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 三次元分子解像度のクライオ一分子蛍光顕微鏡2017

    • 著者名/発表者名
      古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] スペクトル選択クライオ超解像顕微法のための色素の探索2017

    • 著者名/発表者名
      資延啓, 田邊大明, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子の高精度3Dイメージングを目指したクライオ蛍光顕微鏡の開発2017

    • 著者名/発表者名
      古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本化学会
    • 発表場所
      慶応日吉キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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