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2021 年度 研究成果報告書

近接場プローブを用いたミリ波ESRイメージング装置の開発

研究課題

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研究課題/領域番号 19K06606
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

大島 勇吾  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (10375107)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電子スピン共鳴 / イメージング / 近接場プローブ / 活性酸素種
研究成果の概要

電子スピン共鳴(ESR) は、活性酸素腫などを同定・定量化できる強力な手法であるにもかかわらず、電磁波侵入長などの問題から、医学用/生物用のイメージング技術としてはあまり多く利用されてない。本研究は、これまでのESRイメージングで問題になっている、水によるマイクロ波の誘電損失や空間分解能の問題を解決するべく、ミリ波や近接場を用いたESRイメージング技術の開発を試みた。本研究ではESRイメージング装置のプロトタイプを構築したが、ミリ波パワーの損失や電波干渉の問題に合わせて、試料のポジションに関係なくESR吸収が起き、鮮明なESRイメージが得られないため、異なる手法が必要である事が明らかになった。

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は昨今のESRイメージング研究における問題を解決するべく、新しいアプローチを導入したが、研究期間内で鮮明な画像は得られなかった。ESRイメージングの空間分解能を上げるために近接場を用いるアイデアは妥当であったと考えるが、近接場に利用したチップなどがESR励起用の発振源とESR検出用のプローブを同時に兼ねているところに問題があった。ミリ波ESRイメージングの成功のためには、発振源とESR検出を異なる方法によって切り離す必要があるという事が今回判明した。
一方で、本研究で通常のESR装置の性能が向上したため、物性物理学(特に磁性研究)においていくつかの成果を挙げ、論文発表をしている。

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公開日: 2023-01-30  

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