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2017 年度 実績報告書

光の力で分子を選り分け精製するプラズモニック分子分離・結晶化法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K17922
研究機関大阪市立大学

研究代表者

東海林 竜也  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (90701699)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード光圧 / 温度応答性高分子 / ブラックシリコン / 蛍光顕微鏡 / ナノ粒子 / 局在表面プラズモン / 光ピンセット / 色素会合体
研究実績の概要

本研究ではプラズモンの電場増強効果による増強光圧を利用した分子分離・精製法の確立を目指す。プラズモン光ピンセットにより形成した温度応答性高分子の分子集合体を利用することで、水溶液中に微量に溶解している有機分子を抽出・検出する手法を開発した。本成果により電気学会 平成28年電子・情報・システム部門 技術委員会奨励賞を受賞し、大きく注目を集めている。
分子分離を目指すべく我々は、プラズモンと分子の電子遷移を同時に励起することで、飛躍的な光圧の増幅を図る共鳴プラズモン光捕捉の実現を目指した。蛍光性J会合体およびH会合体が混在する水溶液をプラズモン構造体と接触させ、共鳴プラズモン光捕捉を試みたところ、J会合体が優先的に捕捉された (Opt. Exp., 25(2017), 13617.)。
このようにプラズモン光ピンセットは優れたマニピュレーション法になると期待できるが、超えるべき障壁も少なくないことがわかってきた。そこで、我々は新たな光マニピュレーション法の開発に挑み、ナノニードルを有するケイ素結晶板(ブラックシリコン)に着目した。このブラックシリコンを用いた新しい光マニピュレーション法【Nano-Structured SemiConductor-Assisted (NASSCA) 光ピンセット】を新たに開発した。現在までに、その特徴を明らかにしつつあり、光マニピュレーションによる分子結晶化法の実現が大きく期待できる。初期の研究成果を学術論文として公表した(Sci. Rep. 7(2017), 12298)。この論文はSci. Rep.誌に掲載された3000報以上の物理学分野の論文の中から、Top 100 Read Physics Papers 2017にも選ばれている。
以上の成果を、平成29年度は国際学会2件、国内学会5件(内、招待講演2件)、和文総説5報などでも発表した。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Swinburne University of Technology(Australia)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Swinburne University of Technology
  • [雑誌論文] 光ピンセットを用いた温度応答性高分子リッチドメインの顕微分光分析2018

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也、坪井 泰之
    • 雑誌名

      高分子論文集

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1295/koron.2017-0087

    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズモン光ピンセットを用いたDNAマイクロパターニング2018

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也, 坪井 泰之
    • 雑誌名

      OPTRONICS

      巻: 37 ページ: 132~137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical tweezing and binding at high irradiation powers on black-Si2017

    • 著者名/発表者名
      Shoji Tatsuya、Mototsuji Ayaka、Balcytis Armandas、Linklater Denver、Juodkazis Saulius、Tsuboi Yasuyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 12298

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12470-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Plasmonic optical trapping of nanometer-sized J- /H- dye aggregates as explored by fluorescence microspectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Mototsuji Ayaka、Shoji Tatsuya、Wakisaka Yumi、Murakoshi Kei、Yao Hiroshi、Tsuboi Yasuyuki
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 ページ: 13617~13617

    • DOI

      10.1364/OE.25.013617

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光マニピュレーション プラズモン光ピンセットによる有機分子の濃縮・顕微分光分析法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也, 坪井 泰之
    • 雑誌名

      光学

      巻: 46 ページ: 224

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ物質を操作できるプラズモン光ピンセット2017

    • 著者名/発表者名
      坪井 泰之, 東海林 竜也
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 555 ページ: 50~54

    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズモンで駆動する光ピンセット:分子マニピュレーションを目指して2017

    • 著者名/発表者名
      坪井 泰之, 東海林 竜也
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 68 ページ: 18~25

    • 査読あり
  • [学会発表] 液-液界面における量子ドット・金ナノ結晶の光捕捉の実証2018

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也, 仲 翔太, 佐藤 健太郎, 亀山 達矢, 鳥本 司, 坪井 泰之
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会(2018)
  • [学会発表] 油水界面における金ナノ粒子および量子ドットの高効率光捕捉の実証2018

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也, 仲 翔太, 小山 晟矢, 亀山 達矢, 鳥本 司, 坪井 泰之
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Molecular Condensation and Highly Sensitive Detection of Organic Molecules based on a Thermo-responsive Polymer Micro-assembly formed by Plasmonic Optical Trapping2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shoji, Daiki Sugo, Yumi Wakisaka, Kei Murakoshi, Yasuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Photochemistry (ICP 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasmonic optical trapping of thermo-responsive polymer chains toward a molecular extraction and detection technique2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shoji, Daiki Sugo, Yumi Wakisaka, Kei Murakoshi, Yasuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      2017 Hsinchu Summer Course and Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] 温度応答性高分子のプラズモン光捕捉に基づく微量有機分子の抽出・分光検出法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也
    • 学会等名
      電気学会 平成28年電子・情報・システム部門 技術委員会奨励賞 記念講演
    • 招待講演
  • [学会発表] 光の『ちから』とその魅力2017

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也
    • 学会等名
      第11回平成夏季セミナー「~ぶんせき秘帖 巻丿拾壱~」
    • 招待講演
  • [学会発表] 温度応答性高分子のプラズモン光捕捉を利用した微量有機分子の高感度顕微分光分析2017

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也, 須郷 大毅, 脇坂 優美, 村越 敬, 坪井 泰之
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
  • [備考] 大阪市立大学 理学部 化学科 先端分析化学研究室

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/chem/advanachem/

  • [備考] 東海林竜也個人ページ

    • URL

      http://tshoji.com/ac/

  • [産業財産権] 微小物の捕捉方法および微小物の捕捉装置2017

    • 発明者名
      坪井 泰之, 東海林 竜也
    • 権利者名
      坪井 泰之, 東海林 竜也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-179496

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公開日: 2018-12-17  

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