分析化学に資する新規な磁気効果の開拓

• 研究課題/領域番号: 26288066
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 渡會 仁 大阪大学, ナノサイエンスデザイン教育研究センター, 招へい教授 (30091771)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 磁気分析科学 / 磁気泳動 / 磁気光学効果 / 磁性ナノ粒子 / 磁気配向線二色性 / 磁気サニャック効果 / 電磁泳動 / 磁化率 / 磁気泳動モル比法 / 磁気sagnac効果 / 溶液界面 / 凝集過程 / 磁気線二色性 / 磁気配向 / 磁気分離 / 液液界面 / 磁気化学効果 / 磁気泳動法 / 界面磁気分析 / 微粒子磁気分析 / Sagnac効果 / 電磁泳動力 / 磁気旋光 / 磁性 / 可視化 / 磁気光学特性

研究成果の概要

１）金属配位子を含むC18シリカ粒子または有機相液滴の磁気泳動速度から金属錯体の組成を決定する磁気泳動モル比法を発明した。ポルフィリンと硫酸を含むシリカゲルスラリーの磁気円二色性よりアルコールのキラル認識法を開発した。２）パルス磁場による表面プラズモン結合発光の増強効果を見出した。３）大気中における微粒子の自由落下磁気泳動法による磁化率推定法及び微粒子のゼロ磁気泳動速度を利用する磁化率測定法を開発した。４）磁気サニャック法及び磁気配向線二色性スペクトルにより、磁性ナノ粒子の凝集・再分散現象の検出法を開発した。ガラス/水溶液界面の偏光反射光強度への磁場効果から、磁性ナノ粒子の吸着性を評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な磁場発生技術が開発されている現在の環境下で、磁場を用いる新たな分析法の開発は、学術的にも産業的にも大きな可能性を有する研究課題である。本研究は、学術的成果として、化学結合の力学的評価法の開発やナノ粒子や界面に係る磁場効果や新規な磁気光学効果を見出した。応用面では、分光法を用いない磁気モル比法を開発し、磁性トナーの磁化率の新評価法、診断や医療に利用されている磁性ナノ粒子の新たな分析法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Transverse magneto-optical measurements of magnetic nanoparticles in glass/water reflection cell (2020)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai, Zhijin Chen, Ting Hui Yu
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 499 ページ: 166292-166292
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.166292
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Orientational Linear Dichroism Spectra of Magnetic Nanoparticles as a Probe of the Dispersion State (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai, Sana Subhan Memon Sakurai, Hana Subhan Memon Sakurai
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 35 号: 9 ページ: 951-954
  • DOI: 10.2116/analsci.19C006
  • NAID: 130007705245
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 年月日: 2019-09-10
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Sagnac Interference Measurements of Agglomeration and Deagglomeration of Magnetic Nanoparticles (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai, Ziyu Chen
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 92 号: 5 ページ: 949-951
  • DOI: 10.1246/bcsj.20190015
  • NAID: 130007649761
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 年月日: 2019-05-15
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced modulation of magnetic field on surface plasmon coupled emission (SPCE) by magnetic nanoparticles (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaixin Xie, Shuohui Cao, Yanyun Zhai, Min Chen, Xiaohui Pan, Hitoshi Watarai, Yaoqun Li
  • 雑誌名: Chinese Chemical Letters 巻: 30 号: 12 ページ: 2173-2176
  • DOI: 10.1016/j.cclet.2019.06.045
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Falling velocity magnetometry of ferromagnetic microparticles (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai,Rong Fan, Jing Yang Liu, James Djauhari
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 462 ページ: 22-28
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.04.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetophoretic Micro-convection around a Droplet in a Capillary (2017)
  • 著者名/発表者名: Funaki Masuro、Suwa Masayori、Watarai Hitoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 33 号: 9 ページ: 1013-1019
  • DOI: 10.2116/analsci.33.1013
  • NAID: 130006071174
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetophoretic mole-ratio method (2017)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi; Chen, Jiayue
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 89 号: 19 ページ: 10141-10146
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.7b00999
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SERS Measurement of Cysteamine Molecules Stretched by the Electromagnetophoretic Force (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakiyama, Shin; Watarai, Hitoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 33 号: 3 ページ: 399-401
  • DOI: 10.2116/analsci.33.399
  • NAID: 130005439456
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electromagnetophoretic Dynamic Force Measurement of Particle-Wall Interaction in Solution; Effects of pH and Metal Ions (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato, Takehiro; Iiguni, Yoshinori; Watarai, Hitoshi
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 89 号: 12 ページ: 1487-1492
  • DOI: 10.1246/bcsj.20160247
  • NAID: 130005316169
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of the Sagnac Effect in the Magnetization of Magnetic Nanoparticles in Water (2016)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi; Chen, Ziyu; Chen, Siyu
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 32 号: 7 ページ: 715-717
  • DOI: 10.2116/analsci.32.715
  • NAID: 130005163081
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chiral recognition of 2-alkylalcohols with magnetic circular dichroism measurement of porphyrin J-aggregate on silica gel plate (2016)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi; Kurahashi, Yuriko
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 未定
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acceleration of Insulin Amyloid Fibrillation at Liquid–Liquid Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Shiori; Watarai, Hitoshi
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 88 号: 7 ページ: 955-962
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150058
  • NAID: 130005088015
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Faraday Rotation Imaging Microscope with Microsecond Pulse Magnet. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masayori Suwa, Satoshi Tsukahara and Hitoshi Watarai
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 393 ページ: 562-568
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.06.031
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of surface plasmon coupled emission (SPCE) by a pulsed magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: Xie, Kai-Xin; Cao, Shuo-Hui; Liu, Qian; Cai, Wei-Peng; Huo, Si-Xin; Watarai, Hitoshi; Li, Yao-Qun
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 号: 61 ページ: 12320-12323
  • DOI: 10.1039/c5cc03400k
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chiral Interaction between Bilirubin and Poly-<small>L</small>-lysine at Liquid&ndash;Liquid Interface (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Kimika; Watarai, Hitoshi
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 88 号: 12 ページ: 1716-1718
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150236
  • NAID: 130005113809
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Zero-velocity magnetophoretic method for the determination of particle magnetic susceptibility (2014)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi; Duc, Hoang Trong Tien; Lan, Tran Thi Ngoc; Zhang, Tianyi; Tsukahara, Satoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 30 ページ: 745-749
  • NAID: 40020116757
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Total internal reflection magneto-optical detection of dysprosium(III) ions adsorbed at liquid-liquid interface (2014)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi; Gangopadhyay, Palash; Norwood, Robert A.; Peyghambarian, Nasser
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 10 ページ: 1651-1652
  • DOI: 10.1246/cl.140566
  • NAID: 130004693825
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interfacial molecular aggregation in solvent extraction systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi
  • 雑誌名: Ion Exchange & Solvent Extraction 巻: 21 ページ: 159-19
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Induced optical chirality of porphyrin J-aggregates with 2-alkyl alcohol in a microemulsion system (2014)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi; Hiramatsu, Fumie; Duc, Hoang Trong Tien; Lan, Tran Thi Ngoc
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 8 ページ: 1257-1259
  • DOI: 10.1246/cl.140366
  • NAID: 130004427152
  • 査読あり
• [学会発表] 複光束サニャック干渉法による反磁性w/oマイクロエマルションの磁気応答の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁・Xing Zilu
  • 学会等名: 第７９回分析化学討論会
• [学会発表] Magnetic linear dichroism for the detection of agglomeration of magnetic nanoparticles in solutions (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: International Conference on Advanced Materials (ICAM) 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ドデカンを連続相とするw/oマイクロエマルションにおける磁気サニャック効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁・Xing Zilu
  • 学会等名: 第６８回分析化学会年会
• [学会発表] Magneto-Optical Detection of Agglomeration and Deagglomeration of Magnetic Nanoparticles in Aqueous Solutions (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: International Conference on Magneto-Science (ICMS) 2019
  • 国際学会
• [学会発表] AOT/H2O/ドデカン系マイクロエマルションにおける 磁気誘導サニャック効果の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁, Chen Ziyu, Xing Zilu
  • 学会等名: 第１４回日本磁気科学会年会
• [学会発表] w/oマイクロエマルションにおける磁気サニャック効果の発現 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、Xing Zilu
  • 学会等名: 日本化学会第９９回春季年会
• [学会発表] Application of magnetic field in some analytical methods (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: ASIANALYSIS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気サニャック効果による磁性ナノ粒子の分散状態変化の検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、Ziyu Chen
  • 学会等名: 第７８分析化学討論会
• [学会発表] Detection of Critical Nucleation and Aggregation of Magnetic Nanoparticles by Magnetic Linear Dichroism (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai, Sana Subhan Memon Sakurai
  • 学会等名: The 5th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies (IcAUMS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] 磁性ナノ粒子分散液の界面反射光強度に及ぼす磁気効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁 , Zhijin Chen, Ting Hui Yu
  • 学会等名: 日本分析化学会年会
• [学会発表] ガラス/溶液界面内部反射法による磁性ナノ粒子の磁気線二色性の測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁 , Zhijin Chen, Ting Hui Yu
  • 学会等名: 第１３回日本磁気科学会年会
• [学会発表] Magnetic Linear Dichroism Depression of Magnetic Nanoparticles Induced by the Interaction with Metal Ions (2017)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi;Subhan Memon Sakurai, Sana; Subhan Memon Sakurai, Hana
  • 学会等名: International Congress on Analytical Sciences, ICAS 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 空気中および液体中における強磁性微粒子の自由落下磁気泳動速度 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、James Djauhari
  • 学会等名: 第７７回分析化学討論会
• [学会発表] 磁性ナノ粒子の磁気配向二色性を利用する溶液内微小相互作用の検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁, Sana Subhan Memon Sakurai
  • 学会等名: 第66回日本分析化学会年会
• [学会発表] Analytical Application of Magnetic Orientation Linear Dichroism of Magnetic Nanoparticles (2017)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi;Subhan Memon Sakurai, Sana
  • 学会等名: International Conference on Magneto-Science (ICMS) 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Development of measurement methods of liquid-liquid interfacial reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi
  • 学会等名: International Solvent Extraction Conference(ISEC) 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analytical application of magnetophoresis and magnetic linear dichroism (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: ASIANALYSIS2016
  • 発表場所: The Empress International Convention Center(チェンマイ、タイ）
  • 年月日: 2016-12-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel application of magnetic field in Analytical Chemistry (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: 第11回日本磁気科学会年会 International Workshop
  • 発表場所: 物質材料機構（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 磁気泳動を利用するモル比法の提案 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、Chen Jia Yue
  • 学会等名: 第65回分析化学会年会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Why can electron keep moving? Primitive questions in Chemistry class (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: 24th IUPAC INTERNATIONAL CONFERENCE ON CHEMISTRY EDUCATION
  • 発表場所: Borneo Convention Center (クチン、マレーシア）
  • 年月日: 2016-08-15
  • 国際学会
• [学会発表] Electromagnetophoretic force measurement of chemical interactions (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: 10th PAMIR international conference, Fundamental and Applied MHD
  • 発表場所: Ｔ－Ｈｏｔｅｌ（カリアリ、イタリア）
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] 磁場により誘起される磁性ナノ粒子分散液のサニャック効果と線二色性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁, Chen Ziyu
  • 学会等名: 第76回分析化学討論会
  • 発表場所: 岐阜大学（岐阜県岐阜市）
  • 年月日: 2016-05-28
• [学会発表] 横磁気カー効果を用いる微量磁性ナノ粒子分散液の磁化測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、Zhijin Chen、Ting Hui Yu
  • 学会等名: 日本化学会第96年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Prospects of Magnetoanalytical Science; Application of magnetophoresis and magneto-optical spectrometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu(USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magneto-Optical Measurements of Magnetic Nanoparticles in Solution and Interface (2015)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Watarai
  • 学会等名: International Conference on Magneto-Science 2015 (ICMS 2015)
  • 発表場所: Hotel Buena Vista（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 磁気線二色性スペクトルによる磁性ナノ粒子の分散状態の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、櫻井 花、櫻井 菜
  • 学会等名: 第64回分析化学会年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] シリカゲル上に生成するポルフィリン会合体によるキラル分子の検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、倉橋悠里子
  • 学会等名: 第75回日本分析化学会討論会
  • 発表場所: 山梨大学（山梨県甲府市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] サニャック干渉法による磁性ナノ粒子溶液の磁気複屈折測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、Chen Siyu
  • 学会等名: 第63回日本分析化学会年会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] Novel Magnetic and Optical Measurements of Liquid-Liquid Interfacial Reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Watarai, Hitoshi
  • 学会等名: International Solvent Extraction Conference
  • 発表場所: Wurtzburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
• [学会発表] 強磁性微粒子の自由落下速度に及ぼす磁気力の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡會 仁、Fan Rong
  • 学会等名: 第74回分析化学討論会
  • 発表場所: 郡山
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-25
• [学会・シンポジウム開催] Symposium “Magnetoanalytical Science: Separation, Characterization and Imaging” (2015)
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu, Waikiki Beach Marriott Resort
  • 年月日: 2015-12-15