細胞内情報伝達の仕組みを究明する統合ナノマイクロシステムの創製

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02755
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 山口 明啓 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 准教授 (70423035)
• 研究分担者: 山田 啓介 岐阜大学, 工学部, 助教 (50721792) ; 中尾 愛子 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 客員上級研究員(研究院客員教授) (60342820) ; 内海 裕一 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (80326298)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ナノマイクロシステム / 分子センシング / 電子状態 / 表面・界面 / ナノ磁性体 / X線

研究実績の概要

統合型ナノ・マイクロシステムに必要なマクロ流体デバイスの設計・構築・評価及び生命・物理・化学現象に関する反応解析について、本年度の実施計画に基づき、以下の3点の研究開発を行った結果、以下の実績を得ることができた。[1] ナノ・マイクロシステムのための流体プラットフォームの創製では、各種微細加工プロセスを組み合わせることで、流体プラットフォームを創製して、表面増強ラマン散乱による分子検出機構を搭載したシステムの開発に成功した。さらに、新しいポンプ機能として注目されている表面弾性波機構を搭載したマイクロ流体システムの創製にも成功し、粉体輸送や液体輸送とともに分子センシング機能を搭載することが可能となった。当初計画していた内容について、概ね、マイクロ化学システムとしては創製することができた。[2] 伝達信号等の検出基板の創製として、分子センシング機構の創製と制御を行い、表面増強ラマン散乱活性構造を流体プラットフォームを利用して創出することに成功した。この活性構造体は、コロイド状態を担持しており、流体システムに導入することもできることを示した。[3] 界面・表面における電子状態及び化学状態の究明と制御では、X線照射による液相での光化学反応によって金属水溶液から粒子生成する際に、基板の結晶性や組成によって核生成や粒子成長が左右されることが分かった。また、強磁性体と誘電体基板との界面での化学結合や格子歪によって、磁気状態が変調され、磁区構造などが制御できることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Technical University of Denmark(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: Technical University of Denmark
• [国際共同研究] University of York(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of York
• [国際共同研究] KAIST(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: KAIST
• [国際共同研究] University of Lorraine(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University of Lorraine
• [雑誌論文] Study on Fabrication of X-ray collimators by X-ray lithography using synchrotron radiation (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Saegusa, N. Narukage, Y. Utsumi, and A. Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 34 ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray photoemission spectroscopy study of uniaxial magnetic anisotropy induced in a Ni layer deposited on a LiNbO3 substrate (2021)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Takuo Ohkochi, Masaki Oura, Keisuke Yamada, Tsunemasa Saiki, Satoru Suzuki, Yuichi Utsumi, and Aiko Nakao
  • 雑誌名: Nanomaterials 巻: 11 ページ: 1024
  • DOI: 10.3390/nano11041024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Design and Fabrication of PTFE Substrate Integrated Waveguide Coupler by SR Direct Etching (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Kishihara, M. Takeuchi, A. Yamaguchi, Y. Utsumi, and I. Ota
  • 雑誌名: IEICE Trans. Electron. 巻: E104 ページ: -
  • DOI: 10.1587/transele.2020ECP5043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic pyrochemical dry etching of fluorinated ethylene propylene induced by pre-irradiation with synchrotron radiation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kaito Fujitani, Masaya Takeuchi, Yuichi Haruyama, Akinobu Yamaguchi, and Yuichi Utsumi
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 11 ページ: 025104
  • DOI: 10.1063/6.0000702
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-Destructive Imaging on Synthesised Nanoparticles (2021)
  • 著者名/発表者名: Kelvin Elphick, Akinobu Yamaguchi, Akira Otsuki, Neil Lonio Hayagan, and Atsufumi Hirohata
  • 雑誌名: Materials 巻: 14 ページ: 613
  • DOI: 10.3390/ma14030613
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct observation of a magnetic domain change in Ni wire and film on a LiNbO3 substrate using X-ray magnetic circular dichroic photoemission electron microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nakamura, Shunya Saegusa, Naoya Akamatsu, Keisuke Yamada, Takeshi Ogasawara, Masaki Oura, Takuo Ohkochi, Akinobu Yamaguchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 60 ページ: SBBC01
  • DOI: 10.35848/1347-4065/abdcce
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Stable and Reproducible Au Nanorod Arrays for Near-Infrared Optofluidic SERS sensor (2021)
  • 著者名/発表者名: Samir Kumar, Takao Fukuoka, Ryo Takahashi, Mitsuhiro Yoshida, Yuchi Utsumi, Akinobu Yamaguchi, Kyoko Namura, Motofumi Suzuki
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 286 ページ: 129106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lab in Bento Box: Autonomous centrifugal microfluidic system for an enzyme-linked immunosorbent assay (2020)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Abe, Shunya Okamoto, Akinobu Taniguchi, Michiyasu Fukui, Akinobu Yamaguchi, Yuichi Utsumi, Yoshiaki Ukita
  • 雑誌名: Analytical Methods 巻: 12 ページ: 4858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of elemental distributions and local analysis of element-specific chemical-states of Arachnoidiscus sp. frustule using soft x-ray spectromicroscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Ishihara, Takuo Ohkochi, Akinobu Yamaguchi, Yoshinori Kotani, Masaki Oura
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: e0243874
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold nanoparticles enhance EGFR inhibition and irradiation effects in head and neck squamous carcinoma cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Kashin, Yasumasa Kakei, Shun Teraoka, Takumi Hasegawa, Akinobu Yamaguchi, Takao Fukuoka, Ryohei Sasaki, Masaya Akashi
  • 雑誌名: BioMed Research International 巻: Article ページ: 1281645
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of microprobe soft x-ray fluorescence analyses to characterize the multi-layered buried micro-structure (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Oura, T. Ishihara, A. Yamaguchi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 59 ページ: 060902
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray absorption and photoemission spectroscopy of bulk insulating materials using grapheme (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, Y. Haruyama, A. Yamaguchi, T. Yamamoto, T. Yoshizumi, A. Fujii, S. Nakashima, Y. Fuchiwaki, H. Fujisawa, T. Ohkochi, M. Ishihara, H. Sumida
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 128 ページ: 015304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of Gilbert damping constant on microstructure in nanocrystalline YIG thin films chemically prepared by co-precipitation and spin-coating on a Si substrate (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, K. Kogiso, Y. Shiota, A. Yamaguchi, T. Moriyama, T. Ono, and M. Shima
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 513 ページ: 167253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of the rectifying voltage and Gilbert damping of a Ni wire fabricated on LiNbO3 substrate (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, R. Nakamura, S. Saegusa, N. Akamatsu, K. -J. Kim, T. Lee, A. Nakao, T. Ohkochi, K. Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 59 ページ: 083001
  • DOI: 10.35848/1347-4065/aba794
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solid/Liquid-interface-dependent synthesis and immobilization of copper-based particles nucleated by the X-ray-radiolysis-induced photochemical reaction (2020)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Ikuya Sakurai, Ikuo Okada, Hirokazu Izumi, Mari Ishihara, Takao Fukuoka, Satoru Suzuki, and Yuichi Utsumi
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 27 ページ: 1008
  • DOI: 10.1107/S1600577520005184
  • 査読あり
• [雑誌論文] On Chip Synthesis of Au Nanoparticles by Microwave Heating (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaya Takeuchi, Mitsuyoshi Kishihara, Takao Fukuoka, Akinobu Yamaguchi, Yucihi Utsumi
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on C 巻: 140 ページ: 471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mixing of difference density liquids by Euler-force on Lab-on-a-disc (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaya Takeuichi, Kaito Fujitani, Atsushi Ishimoto, Akinobu Yamaguchi, Yuichi Utsumi
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on C 巻: 140 ページ: 465
  • 査読あり
• [学会発表] Aqueous-soluble Ink including Nano Beacon (2021)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Yuichi Utsumi, Kyoko Namura, Motofumi Suzuki, and Takao Fukuoka
  • 学会等名: Pittcon 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Lab-on-a-Discにおけるエントロピーを用いた液体混合の評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石本 睦，Edwin En-Te Hwu，Sriram Thoppe Rajendran，Utsumi Yuichi，Yamaguchi Akinobu
  • 学会等名: 第68回 応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Real-time optical monitoring of cell culture in centrifugal microfluidics (2020)
  • 著者名/発表者名: Edwin En-Te Hwu, Lina Gruzinskyte, Atsushi Ishimoto, Laura Serioli, Sriram Thoppe Rajendran, Akinobu Yamaguchi, Kinga Zor, and Anja Boisen
  • 学会等名: The 24th International Conference on Miniatuarized Systems for chemistry and life sciences (microTAS 2020)
  • 国際学会
• [学会発表] Study on magnetic properties of artificial magnets induced by ferromagnetic/ferroelectric heterojunction (2020)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Ryo Nakamura, Shunya Saegusa, Naoya Akamatsu, Aiko Nakao, Yuichi Utsumi, Masaki Oura, Takeshi Ogasawara, Keisuke Yamada, Takuo Ohkochi
  • 学会等名: IEEE-NEMS 2020 (The 15th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered & Molecular Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Study on solid/solid- and solid/liquid-interface-dependent material properties for an artificial multiferroic system and additive manufacturing process (2020)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Shunya Saegusa, Ryo Nakamura, Naoya Akamatsu, Aiko Nakao, Ikuya Sakurai, Ikuo Okada, Yuichi Utsumi, Takeshi Ogasawara, Keisuke Yamada, Masaki Oura, Takuo Ohkochi
  • 学会等名: 2020 International Conference on Solid State Deives and Materials (SSDM 2020)
  • 国際学会
• [学会発表] 半導体レーザー光源を用いた時間分解磁気光学顕微鏡の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小笠原剛，中村遼，山口明啓
  • 学会等名: 第44回 日本磁気学会学術講演会
• [学会発表] 表面増強ラマン散乱を基盤としたプラズモニックセンサーと応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山口明啓
  • 学会等名: 第30回日本MRS年次大会
  • 招待講演
• [図書] Nanomagnetic Materials: Fabrication, Characterization and Application (Micro and Nano Technologies) (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, A. Hirohata, B. Stadler
  • 総ページ数: 980
  • 出版者: Elsevier