| 研究課題/領域番号 |
16H03838
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
ナノバイオサイエンス
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| 研究機関 | 北九州工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
長村 利彦 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 特命教授 (90117200)
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| 研究分担者 |
松田 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (10344219)
竹原 健司 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (50249877)
川井 秀記 静岡大学, 工学部, 准教授 (80324341)
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| 研究協力者 |
山﨑 康寛
山根 大和
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2016年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | エネルギー上方変換 / DNA / 分子組織系 / カチオン性増感剤 / カチオン性発光剤 / 金属ナノ粒子薄膜 / 局在表面プラズモン共鳴 / 発光増強 / 分子組織化 / 銀ナノプレート / 光アップコンバージョン / 光エネルギー上方変換 / ナノ複合材料 / 光物性 / 過渡応答 / 水溶液中のエネルギー上方変換 / 金ナノ粒子薄膜 / 光エネルギー変換 / 生体材料 / エネルギー効率化 / 複合材料•物性 / 太陽電池 |
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| 研究成果の概要 |
カチオン性のポルフィリン増感剤およびジフェニルアントラセン誘導体発光剤を新たに合成し、水溶液中で可視光によるアップコンバージョン(UC)を世界に先駆けて実現した。さらに、これらをDNA二重螺旋に組織化することで、UC効率を約30倍向上させることに成功した。励起三重項寿命測定により発光剤寿命がDNA系で増加していることを見出し、UC効率の増加機構を解明した。
金ナノ粒子薄膜上に形成したカチオン性ポルフィリン増感剤を組織化したDNA超薄膜での燐光がガラス基板に形成したものに比べ90倍以上の増強を実現し、金ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴による輻射速度増加と電場増強によることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体イメージングや太陽電池などで重要な長波長の光を短波長に変換するアップコンバージョンの中で、増感剤と発光剤を用い発光剤三重項消滅に基づく方法(TTA-UC)が低エネルギー利用として注目されているが、環境に優しい全水溶液系はなかった。本研究では世界に先駆けて水溶性増感剤と発光剤によるTTA-UCを実現し、DNAに組織化することで30倍の効率向上を達成し、その機構を解明した。また、金ナノ粒子薄膜上に形成した増感剤を含むDNA超薄膜で燐光の大幅な増強を実現した。このような成果は学術的意義があるばかりでなく、生体イメージングや表示材料などへの展開が期待される。
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