単一細胞内タンパク質のイメージング質量分析を実現する撮像型分子検出器

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06092
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 全 伸幸 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, 主任研究員 (20455439)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 超伝導検出器 / 超伝導ストリップ / SSPD / 単一磁束量子回路 / SFQ / 質量分析 / 分子検出 / 光子検出

研究成果の概要

本研究は、分子が入射した位置を決定できる超高感度な撮像型の分子検出器を開発することを目的として開始した。超伝導ストリップ粒子検出器（SSPD: Superconducting Strip Particle Detector）は超伝導ストリップ線で構成される超高感度な分子検出器である。本研究によって、分子が衝突した際に超伝導ストリップ線の両端から正・負極一対の電流パルスが出力されることを実証することができ、位置分解能を有するSSPDが実現可能であることの基本原理を証明することができた。

自由記述の分野

超伝導デバイス、超伝導検出器、フォノン工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

SSPDが分子撮像可能であることの証明は世界初の成果であるが、分子イメージングを取得するまでには至らなかった。その理由を突き詰めれば、分子が衝突したときに超伝導体内部で起きている、電子やフォノンを巻き込んだ微視的な相互作用が十分に解明されていない現状にある。本研究で得たその認識の下、フォノンを自在に改変できるフォノン工学の手法を用いて、SSPDの素材である金属ニオブ中の電子-フォノン相互作用を垣間見ようとしたところ、通常の金属ニオブでは有り得ない電子間相互作用が起きていることを発見した。この新発見は、ドーパントを必要とせずに材料を改変できる新事実を顕に示しており、新たな学術分野を切り拓く。