| 研究課題/領域番号 |
21000007
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
北森 武彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60214821)
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| 研究分担者 |
馬渡 和真 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60415974)
田中 陽 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (40532271)
杉井 康彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (90345108)
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| キーワード | マイクロ・ナノデバイス / 流体 / 流体工学 / ナノバイオ / ナノ材料 |
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| 研究概要 |
本研究は、単一分子から連続体への遷移領域である拡張ナノ空間(10-1000nm)の研究ツールを開発し、同領域で初めて出現する事象を流体と化学の両面から明らかにして「拡張ナノ空間流体工学」を創成することを目的としている。本年度は、主に研究のための加工・流体制御・計測法といった基盤を確立し、拡張ナノ空間特有の事象について一定の知見を得た。ガラスのトップダウン加工によりナノピラーを作製して酸化チタンを成膜し、その表面に近接場光を誘起してボトムアップ手法により修飾された化学種を分解する独自の光化学的手法を実現した。また、拡張ナノ流路中にピラーや段差を作るNano-in-nano構造の形成に成功した。更に、プラズマを用いたガラス基板同士の常温接合法を開発し流動への耐圧性を実証した。これらの極限加工法が確立されたことは、ナノ電極や機能分子といった熱に弱い構造体の拡張ナノ流路への組み込みによる流体制御やオンチップ検出法への可能性が拓かれたことを意味している。実際に流体制御法として、Nano-in-nanoの表面に超撥水表面を作ることで300kPaの耐圧性能を有する化学のバルブの作製に初めて成功した。計測法としては、拡張ナノ空間の超微量イオン流動に伴う電流・電位の同時計測法を初めて実現した。また、当研究室で開発してきた非蛍光分子の超高感度検出法である熱レンズ顕微鏡(TLM)において、単一分子カウンティングを実現する新しい原理の微分干渉TLMを開発し、拡張ナノ空間化学反応の有効な研究ツールであることを実証した。現象解明においては、上記の流動電流・電位法によって表面シラノール解離の変化や伝導度上昇といった得意な事象が見出された。また、ラマン分光法により水の構造化も明らかとなり、更なる知見の上積みによって拡張ナノ空間で水が緩やかに構造化するプロトン移動相の実証や機能解明に繋がると期待される。
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