2020 年度研究成果報告書

ナノ光ファイバを用いた液中での高効率蛍光集光の実現

研究課題

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研究課題/領域番号	17H02741
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	ナノ材料化学
研究機関	大阪市立大学
研究代表者	藤原正澄大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (30540190)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	ナノデバイス / 光ファイバ / ナノ粒子 / 化学分析
研究成果の概要	ナノテクノロジーを駆使して作製したナノ光デバイスでは、非常に高い電場増強が実現され、強い光物質相互作用が可能となる。本研究では代表者らが開発してきた高効率蛍光集光デバイスである「ナノ光ファイバ」を水溶液中でも高い蛍光集光効率で利用可能とし、化学分析デバイスへの応用を目指した。主要成果として、①片端ナノ光ファイバを作製し、線虫C. elegansへ応用を行った。②ナノファイバと複合化する金ナノ粒子やダイヤモンドナノ粒子の表面状態と光スピン特性の評価を行った。また液中でのpHによる依存性を定量評価した。③蛍光ナノダイヤモンドを用いて細胞や線虫の温度センシングを実現した。
自由記述の分野	ナノフォトニクス、ナノバイオ
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究は、量子エレクトロニクス分野で開発してきたナノ光ファイバデバイスを水溶液中での利用に耐えうるものとしようとするものである。このナノ光ファイバは空気中などでは超高効率蛍光検出が可能であり、その詳細な動作特性も明らかとなっていたが、本研究により、ナノ光ファイバの溶液中利用における動作特性の理解が進展した。また、細胞や線虫と言った実際的な生体試料に適用した際の利用例を、細胞温度測定という観点から部分的に示すことができた。将来的には、生体内での温度モニタリングなどの技術にもつながると期待される。