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偏光近接場による星間塵ナノ微粒子のキラル分子科学

公募研究

研究領域次世代アストロケミストリー:素過程理解に基づく学理の再構築
研究課題/領域番号 21H05439
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関東京工業大学 (2022)
分子科学研究所 (2021)

研究代表者

成島 哲也  東京工業大学, 理学院, 研究員 (50447314)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードホモキラリティ / 星間塵ナノ微粒子 / 近接場光 / 円二色性
研究開始時の研究の概要

本研究では,宇宙における奇妙なキラル分子選択の謎を,星間塵ナノ微粒子を舞台としたナノ光科学として捉え,従来の望遠鏡による観測に,実験室における独自の顕微分析手法を融合し,科学的に解明を試みるものである。
近接場ナノ円偏光は,配向した星間塵と偏光した光により,ナノ微粒子の表面に局所的に発生する。宇宙におけるアミノ酸分子の検出に加え,微粒子の配向と偏光した光を,望遠鏡により観測し,その知見に基づき,微視的な分子のキラリティ選択機構を実験室の顕微鏡下で再現・直接観察することにより,一連のホモキラリティ発現シナリオの完成を目指す。

研究実績の概要

本研究では,宇宙における奇妙なキラル分子選択の謎を,星間塵ナノ微粒子を舞台としたナノ光科学として捉え,従来の望遠鏡による観測に,実験室における独自の顕微分析手法を融合し,科学的に解明を試みるものである。
近接場ナノ円偏光は,配向した星間塵と偏光した光により,ナノ微粒子の表面に局所的に発生する。宇宙におけるアミノ酸分子の検出に加え,微粒子の配向と偏光した光を,望遠鏡により観測し,その知見に基づき,微視的な分子のキラリティ選択機構を実験室の顕微鏡下で再現・直接観察することにより,一連のホモキラリティ発現シナリオの完成を目指す。
本年度は,宇宙を模した環境での顕微イメージング分析を行うために前年度までに設計・調達した低温,真空下で計測が行える光学系とイメージングシステムの組み立て,動作確認を進めてきた。星間塵ナノ微粒子のモデル試料の作成については,電子線描画法等による作成に加え,その「凝集体構造」については強く集光した光による光捕捉技術も用いて行った(現在,併行して,電磁気学に基づく数値計算による系統的な評価も進めている)。今後,上記の方法で作成した星間塵ナノ微粒子表面上に発現する近接場ナノ円偏光の低温,真空下での評価等を実験的に進める。また,提唱しているホモキラリティ発現のシナリオの表面科学的な視点における妥当性については,原子・分子スケールの表面吸着構造や表面電位分布の詳細を中心に外部の専門家とともに議論,検証に取り組んでいる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Giant spin polarization and a pair of antiparallel spins in a chiral superconductor2023

    • 著者名/発表者名
      Nakajima R.、Hirobe D.、Kawaguchi G.、Nabei Y.、Sato T.、Narushima T.、Okamoto H.、Yamamoto H. M.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 613 号: 7944 ページ: 479-484

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05589-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Directional Supramolecular Polymerization in a Dynamic Microsolution: A Linearly Moving Polymer's End Striking Monomers2021

    • 著者名/発表者名
      Matoba Shota、Kanzaki Chisako、Yamashita Kae、Kusukawa Takahiro、Fukuhara Gaku、Okada Tetsuo、Narushima Tetsuya、Okamoto Hiromi、Numata Munenori
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 23 ページ: 8731-8746

    • DOI

      10.1021/jacs.1c02644

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナノキラル物質研究の円二色性イメージング計測2023

    • 著者名/発表者名
      成島哲也
    • 学会等名
      「新規ナノ材料の創生と最適評価法」第一回ミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 円二色性イメージングによるナノキラル物質研究2022

    • 著者名/発表者名
      成島哲也
    • 学会等名
      量子物理学・ナノサイエンス第 338 回セミナー(東京工業大学理学院・物理学系)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キラル有機超伝導体のスピン依存現象2022

    • 著者名/発表者名
      中島良太,廣部大地,川口玄太,佐藤拓朗,鍋井庸次,成島哲也,岡本裕巳,山本浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Microscopic study on circular dichroism localized in materials to analyze hierarchical chirality in various scale2022

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima,
    • 学会等名
      the 11th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体エネルギーを用いた分子間相互作用の誘発と異方的超分子重合2021

    • 著者名/発表者名
      的場聖太,楠川隆博,福原 学,岡田哲男,成島哲也,岡本裕巳,沼田宗典
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 迅速なプロトン化を駆動力とするJ/H共会合の実現と高活性超分子ナノファイバーの創製2021

    • 著者名/発表者名
      神崎千沙子,成島哲也,岡本裕巳,沼田宗典
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 速度論的J/H会合を鍵とした高活性超分子の創製とその階層化2021

    • 著者名/発表者名
      神崎千沙子,成島哲也,岡本裕巳,沼田宗典
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Imaging chiral plasmons and chiral near-field interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Okamoto, Shun Hashiyada, Khai Quang Le, Tetsuya Narushima
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strongly chiral two-photon induced luminescence from single chiral nanoparticles2021

    • 著者名/発表者名
      Hyo-Yong Ahn, Tetsuya Narushima, Junsuke Yamanishi, Ki Tae Nam, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 円偏光照射器、分析装置及び顕微鏡2022

    • 発明者名
      成島哲也,岡本裕巳
    • 権利者名
      自然科学研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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