| 研究課題/領域番号 |
22K18958
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
早澤 紀彦 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90392076)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | グースヘンシェンシフト / 近接場光学 / 表面プラズモン / 近接場 / 単一分子計測 / 表面プラズモン共鳴 / センサー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質界面での屈折率変化に敏感なグースヘンシェンシフトによるビーム位置のシフトを散乱型近接場顕微鏡により1ナノメートル精度で検出し、単一分子感度計測手法を開発する。金薄膜表面での表面プラズモン共鳴によって誘起される角度グースヘンシェンシフトは、検出器までの距離を制御することでサブミリメートルオーダーに達する巨大シフト量を達成できる。このサブミリメートルオーダーのシフト量を近接場顕微鏡により1ナノメートル精度で計測し、単一分子の界面吸着に伴う微少な屈折率変化を角度グースヘンシェンシフトにより検出する。本手法は、近年需要の高まっているウイルス計測を含め、全く新規かつ汎用性の高い分析手法となる。
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| 研究成果の概要 |
本課題では、角度グースヘンシェンシフト (Angular Goos-Hanchen Shift: A-GHS）に基づく屈折率センサーにおいて、近接場検出を世界で初めて融合させ、モル濃度で表現されていた感度を革新的に向上し、分子数レベルの感度表記を可能とすることを目的として新規手法開発を行った。2022年度は、常温大気圧中A-GHSシステムを、バイオセンサー応用を念頭に液中環境で測定可能な装置設計を行い、PDMSを用いた液中環境用セルを組みこんだ。2023年度はA-GHSビームの近接場散乱光をロックイン検出することで非常に強い背景光から微弱な近接場成分を高効率で検出する手法設計・開発を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
センサー感度は「ナノモル」や「ピコモル」等のモル濃度で議論されることが多い。高感度を示すよう聞こえるが、分子数で表記すると、10^11~10^14個という途方もない数である。本課題では、角度グースヘンシェンシフト (Angular Goos-Hanchen Shift: A-GHS）に基づく屈折率センサーにおいて、近接場検出を世界で初めて融合させ、モル濃度で表現されていた感度を分子数レベルの感度表記で可能とする。究極的に１分子感度の達成を目指しており、本分析手法は、昨今のSARS-CoV-2といったウイルス検出需要に応えるだけでなく、あらゆる分子種に対して適応できる汎用性の高い手法となり得る。
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