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2019 年度 実績報告書

液液界面での光ピンセットによる微量有機分子の濃縮・分光分析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K14254
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) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード光ピンセット / 液液界面 / 金ナノ粒子 / 量子ドット / 顕微分光
研究実績の概要

最終年度では、液液界面光捕捉(Liquid-liquid interface-assisted optical tweezers; LiLiI光ピンセット)を利用した分子抽出を目指し研究を進展させた。具体的には、ポリスチレン微粒子や半導体ナノ粒子などを捕捉対象に、LiLiI光ピンセットの特徴を明らかにした。マイクロメートルサイズのポリスチレン微粒子を通常の均一溶液中で光捕捉しても、単粒子しか捕捉ができない。一方、水/ヘキサン界面上でポリスチレン微粒子を捕捉すると、次々と粒子が引き寄せられ集光スポットサイズを超えて二次元上に多数の微粒子を捕捉することに成功した。現在、電磁場計算を取り入れ捕捉機構を解明すべく実験を進めているが、捕捉された微粒子間の光伝搬により光圧が作用し(オプティカルバインディング)、会合体が形成したものと考えられる。さらに、光圧は粒子サイズが小さくなるほど弱くなるため捕捉が困難となるが、液液界面を利用すると金ナノ粒子や半導体ナノ粒子なども捕捉できることを明らかにした。正八面体金ナノ粒子は均一溶液中で光捕捉することで二量体を形成することを明らかにしたが、そのためには高開口数の対物レンズにより高出力レーザー光を集光しなければならない。しかしながら液液界面を利用すると、低開口数の対物レンズを用いても安定的に捕捉できることを見出した。これは界面による粒子拡散の抑制が捕捉を援助したためと考えられる。また、捕捉できる粒子サイズがレーザー光出力に依存するため、サイズの違いを利用した分析手法の展開が期待できる。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Plasmonic Manipulation of DNA using a Combination of Optical and Thermophoretic Forces: Separation of Different-Sized DNA from Mixture Solution2020

    • 著者名/発表者名
      Shoji Tatsuya、Itoh Kenta、Saitoh Junki、Kitamura Noboru、Yoshii Takahiro、Murakoshi Kei、Yamada Yuto、Yokoyama Tomohiro、Ishihara Hajime、Tsuboi Yasuyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 3349

    • DOI

      10.1038/s41598-020-60165-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regular Assembly of Polymer Nanoparticles by Optical Trapping Enhanced with a Random Array of Si Needles for Reconfigurable Photonic Crystals in Liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Hanasaki Itsuo、Shoji Tatsuya、Tsuboi Yasuyuki
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 2 ページ: 7637~7643

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b01707

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノ構造を用いた光ピンセットの分析化学への展開2020

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也
    • 学会等名
      電子情報技術部会 マイクロナノシステムと材料・加工分科会 講演会 「高感度分析を可能にするプラズモンナノ材料最前線」
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro-assembly formation of soft nanomatters based on nanostructure-assisted optical tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shoji
    • 学会等名
      Fifteenth International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP19)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasmonic optical trapping of soft nanomaterials for analytical chemistry2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shoji
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop on Optofluidics and Electrokinetics in Micro and Nanoscale Devices (OEMN2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescence microspectroscopic study on a reagent release from an optically trapped single microcapsule for drug delivery2019

    • 著者名/発表者名
      Miyako Iida, Tatsuya Shoji, Yasuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop on Optofluidics and Electrokinetics in Micro and Nanoscale Devices (OEMN2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectroscopic analysis of a single thermos-responsive polymer microdroplet formed by optical tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      Jie Lu, Kayo Fujiwara, Tatsuya Shoji, Yasuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop on Optofluidics and Electrokinetics in Micro and Nanoscale Devices (OEMN2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Liquid/liquid interface-assisted (LiLiI) optical tweezers for micro-assembly formation of polystyrene nanospheres2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shoji, Daiki Yamanishi, Yasuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      The International Symposium on Plasmonics and Nano-photonics (iSPN2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Size Selective Optical Trapping of Polystyrene Nanoparticles using Plasmonic and Non-plasmonic nanostructures2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Hashimoto, Tatsuya Shoji, Saulius Juodkazis, Yasuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019 (MRM2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 光ピンセットを駆使した機能性ナノ材料の顕微分光分析法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      東海林 竜也
    • 学会等名
      超スマート社会の構築に繋がる革新的材料創出に向けた光・量子ビーム応用技術調査専門委員会 第2回委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] 液/液界面を利用したポリスチレン微粒子の光捕捉2019

    • 著者名/発表者名
      山西 大樹, 東海林 竜也, 坪井 泰之
    • 学会等名
      2019年光化学討論会

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公開日: 2021-01-27  

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