高信頼ナノ温度測定のための多重化量子センシング温度計の実現

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20KK0317
• 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)
• 研究期間 (年度): 2021 – 2023
• キーワード: 蛍光ナノダイヤモンド / 温度測定

研究実績の概要

本国際共同研究では、蛍光ナノダイヤモンドを用いたナノ温度測定を異なる測定原理にもとづく複数の測定モードで同時に行うマルチモーダル温度量子センシング技術を開発する。これにより、ナノ温度計測において障壁となる測定アーティファクトを削減し、高い信頼性を有する生体内温度計測として基課題に技術移植し、生体内一細胞温度のより精密な定量を実現する。外国研究者としては、蛍光寿命量子センシングハイブリッド技術を有するBenson教授（独国）がホスト研究者として参画する。また、微細加工や補償光学実装に関して、Schroeder博士（独国）・Patton博士（英国）が協力者として参画する。
2021年2月に交付内定を受けた後、所属大学における学内調整の結果、2022年度は2023年度に予定する本渡航の準備渡航を行い９月に行い、対面での議論や実験準備を行った。また、代表者の所属研究室大学院生をPatton博士のラボに派遣し、線虫ラベリング操作に関する技術提供を行い、補償光学に関する技術指導を受けた。この他に、日本国内においてレジスト薄膜作製などの可能な準備実験を開始した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

交付申請時には、2022年9月の１ヶ月間を準備渡航と位置づけており、今年度、２週間渡航し（Prof. Beonsonを一週間、Dr. Pattonを一週間）、十分な準備・議論ができたため。

今後の研究の推進方策

2022年度の準備渡航において、Benson教授と議論を行い、2023年度の渡航時期を変更することになった。2023年度では、4/17～6/25, 8/2～9/15，10/4～1/15，3/6～3/27の日程で渡航する予定である。Benson研究室において、ナノ粒子からの蛍光寿命をリアルタイムで測定するために、高繰り返しピコ秒レーザーを光源とし、光子検出器からのTTL信号を時間相関光子計数装置によって測定することを予定している。また、研究協力者のPatton博士（英国）から補償光学技術の提供を受けることを予定している。

研究成果

• [雑誌論文] Glass-patternable notch-shaped microwave architecture for on-chip spin detection in biological samples (2022)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Oshimi, Yushi Nishimura, Tsutomu Matsubara, Masuaki Tanaka, Eiji Shikoh, Li Zhao, Yajuan Zou, Naoki Komatsu, Yuta Ikado, Yuka Takezawa, Eriko Kage-Nakadai, Yumi Izutsu, Katsutoshi Yoshizato, Saho Morita, Masato Tokunaga, Hiroshi Yukawa, Yoshinobu Baba, Yoshio Teki, and Masazumi Fujiwara
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 22 ページ: 2519-2530
  • DOI: 10.1039/D2LC00112H
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [備考] 岡山大学ナノ化学研究室ホームページ
  • URL: https://www.nanochem-okayama-u.net/
• [備考] フンボルト大学ナノ光学研究室ホームページ
  • URL: https://www.physik.hu-berlin.de/de/nano