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2021 年度 実績報告書

超安定単一蛍光ナノ粒子in-situ観察によるナノスケール流体力学の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 19K21935
研究機関岡山大学

研究代表者

藤原 正澄  岡山大学, 自然科学学域, 研究教授 (30540190)

研究分担者 遠藤 達郎  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40432017)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード蛍光ナノダイヤモンド / ナノ流路
研究実績の概要

本研究では、蛍光ダイヤモンドナノ粒子と金ナノ粒子をガラスナノ構造中(ナノ細孔)に脂質二重膜でシールして閉じ込める。金ナノ粒子を光学加熱して閉鎖ナノ空間に強制対流を生じさせ、ナノ粒子の回転および並進ブラウン運動の変化を同時観察する。これを自由空間中でのブラウン運動と比較し、ナノ空間中での流体力学挙動を解析する。
R3年度は、(1)多数のナノ細孔で光検出磁気共鳴(ODMR)を一様に観察するための均一マイクロ波照射アンテナの作成、(2)マイクロ流路チップデバイス作成、(3)ODMRをワイドフィールド顕微鏡観察下でブラウン運動と同時に計測するシステム構築を行った。(1)では、昨年度までに、ノッチ型コプレーナアンテナ形状を設計・製作し、数平方ミリメートル領域でODMR測定可能な事を確認していたが、今年度、マイクロ波系の構成素子を詳細に検討することで、測定データとシミュレーションが定量的によい一致を示していることを明らかにした。これにより、デバイスを数値設計すれば、ほぼ予測通りの測定信号が得られる状況となり、飛躍的なデバイス作成技術の進展となった。(2)については、分担者の遠藤からマイクロ流路作成に関するノウハウが提供され、流路チップを安定的に観察ガラス基板に接着可能となった。(3)においては、ODMRをワイドフィールド観察で測定するシステムを構築し、20msの時間分解能でダイヤモンド蛍光顕微画像をモニタリングしながらODMR測定することが可能となった。蛍光ナノダイヤモンドをナノ流路に導入する実験も行った。蛍光ナノダイヤモンドがナノ流路に入っている様子が電子顕微鏡で観察された。しかしながら、凝集したナノダイヤが存在し、光学測定を阻害することが分かり、サンプルの精製が必要であることが分かったため、精製方法を検討中である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Probing the role of charged functional groups on nanoparticles grafted with polyglycerol in protein adsorption and cellular uptake2022

    • 著者名/発表者名
      Yajuan Zou,Shinji Ito,Masazumi Fujiwara,Naoki Komatsu
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: na ページ: 2111077

    • DOI

      10.1002/adfm.202111077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Metal-Insulator-Metal Nanostructures Composed of Au-MgF2-Au and Its Potential in Responding to Two Different Factors in Sample Solutions Using Individual Plasmon Modes2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Hirotaka、Kawasaki Daiki、Sueyoshi Kenji、Hisamoto Hideaki、Endo Tatsuro
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 13 ページ: 257

    • DOI

      10.3390/mi13020257

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Au nanorods-TiO2 photonic crystal plasmonic-photonic hybrid sensor for label-free detection and identification of DNA molecules with single nucleotide polymorphisms2022

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Daiki、Yamada Hirotaka、Sueyoshi Kenji、Hisamoto Hideaki、Endo Tatsuro
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 361 ページ: 131747

    • DOI

      10.1016/j.snb.2022.131747

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diamond quantum thermometry: From foundations to applications2021

    • 著者名/発表者名
      Masazumi Fujiwara and Yutaka Shikano
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 32 ページ: 482002

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ac1fb1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modulating Optical Characteristics of Nanoimprinted Plasmonic Device by Re-Shaping Process of Polymer Mold2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada Hirotaka、Sueyoshi Kenji、Hisamoto Hideaki、Endo Tatsuro
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 12 ページ: 1323

    • DOI

      10.3390/mi12111323

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] プラズモニック結晶を用いた非標識PCR法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      古川ふう大,山田大空,川崎大輝,西辻凌輔,遠藤達郎,末吉健志,久本秀明
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Real-time nanodiamond thermometry probing nematode worms2021

    • 著者名/発表者名
      Masazumi Fujiwara, Simo Sun, Alexander Dohms, Yushi Nishimura, Ken Suto, Yuka Takezawa, Keisuke Oshimi, Li Zhao, Nikola Sadzak, Yumi Umehara, Yoshio Teki, Naoki Komatsu, Oliver Benson, Yutaka Shikano, and Eriko Kage-Nakadai
    • 学会等名
      International Conference on New Diamond and Nano Carbons
    • 国際学会
  • [学会発表] Antenna-integrated culture dishes for 10-mm-scale large-area detection of optically detected magnetic resonance of nanodiamond NV centers2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Oshimi, Yushi Nishimura, Eiji Shikoh, Yuka Takezawa, Eriko Kage-Nakadai, Masazumi Fujiwara, Yoshio Teki
    • 学会等名
      14th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2020/2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Antenna-integrated culture dishes for large-area detection of optically detected magnetic resonance of nanodiamond NV centers2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Oshimi, Yushi Nishimura, Eiji Shikoh, Yuka Takezawa, Eriko Kage-Nakadai, Masazumi Fujiwara, Yoshio Teki
    • 学会等名
      ISMAR-APNMR 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンド量子センサを用いた温度計測に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄
    • 学会等名
      量子生命科学会第3回大会
  • [学会発表] ダイヤモンド量子センシング温度計を用いたナノ温度計測2021

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄
    • 学会等名
      2021 年日本化学会中国四国支部大会 高知大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光ナノダイヤモンド量子センサの温度計測と生体計測応用2021

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄
    • 学会等名
      Biothermology Workshop 2021
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光ナノダイヤモンドの光スピン計測と生体分析への応用2021

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄
    • 学会等名
      光応用光学特別研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] フォトニック結晶を用いたDNAメチル化の光検出2021

    • 著者名/発表者名
      中島悠佑,小林奈緒,植田渉太郎,川崎大輝,末吉健志,久本秀明,遠藤達郎
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第43回研究会
  • [学会発表] イオン選択性可塑化PVC複合型プラズモニックイオンセンサの開発2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤達郎,井上千種,川崎大輝,山田大空,末吉健志,久本秀明
    • 学会等名
      第38回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] バイオセンシング応用を指向したプラズモニックデバイスの開発2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤達郎
    • 学会等名
      第20回プラズモニック化学シンポジウム
    • 招待講演
  • [備考] 代表者研究室ホームページ

    • URL

      https://www.nanochem-okayama-u.net/

  • [備考] 分担者研究室ホームページ

    • URL

      http://www2.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka1/

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公開日: 2022-12-28  

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