光誘起力による動的バイオセンサー及び光熱変換材料の創成

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23310079
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 飯田 琢也 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (10405350)
• 研究分担者: 床波 志保 大阪府立大学, 21 世紀科学研究機構, 講師 (60535491) ; 伊都 将司 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (10372632) ; 児島 千恵 大阪府立大学, 21 世紀科学研究機構, 講師 (50405346)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 光物性 / 光ピンセット / 計測工学 / 分析科学 / ナノバイオ

研究概要

本研究では、光照射や化学的表面修飾によりナノ粒子間に生じる力を変調してナノバイオサイエンスに資するナノ複合体をボトムアップ的に作製する原理の開拓を目的とした。様々な形状の銀ナノ粒子の分散液にドーナツ状の強度分布を有するレーザー光を照射して、サイズ・形状を均一化して選択的集積できることを理論的・実験的に解明した。このようなナノ粒子の均一性制御は、高感度バイオセンサーや医療用の光応答性ナノ粒子の特性制御など幅広い分野で役立つと期待される。さらに、高い光発熱効果を示すプローブ粒子を用いて熱凝固性タンパク質の微量検出にも成功し、最適化された光発熱性金属ナノ粒子による病原細胞の破壊にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Photothermogenic Properties of Different Sized Gold Nanoparticles for Application in Photothermal Therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, N. Oeda, S. Ito, H. Miyasaka, T. Iida
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: (in press)
  • DOI: 10.1246/cl.140124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of single-crystalline microspheres with high sphericity from anisotropic materials (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Okamoto, K. Inaba, T. Iida, H. Ishihara, S. Ichikawa, M. Ashida
  • 雑誌名: Scientific Reports (Nature Publishing Group) 巻: Vol.4 ページ: 5186(1-4)
  • DOI: 10.1038/srep05186◆日経産業新聞等で紹介
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA -mediated Anomalous Optical Coupling of Heterogeneous Metallic Nanostructures (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tokonami, K. Nishida, S. Hidaka, Y. Yamamoto, H. Nakao, T. Iida
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: Vol.118, No.13 ページ: 7235-7241
  • DOI: 10.1021/jp501613b◆VerticalNewsで紹介
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Collective Optical Response of Vast Numbers of Silver Nanoparticles Assembled on a Microbead (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tokonami, K. Nishida, Y. Nishimura, S. Hidaka, Y. Yamamoto, H. Nakao, T. Iida
  • 雑誌名: Research on Chemical Intermediates 巻: Vol.40, No.6 ページ: 2337-2346
  • DOI: 10.1007/s11164-014-1610-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory for optical assembling of anisotropic nanoparticles by tailored light fields under thermal fluctuations (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tamura, S. Ito, S. Tokonami, T. Iida
  • 雑誌名: Research on Chemical Intermediates 巻: Vol.40, No.6 ページ: 2303-2313
  • DOI: 10.1007/s11164-014-1607-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Optical Assembly of Highly Uniform Nanoparticles by Doughnut-Shaped Beams (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ito, H. Yamauchi, M. Tamura, S. Hidaka, H. Hattori, T. Hamada, K. Nishida, S. Tokonami, T. Itoh, H. Miyasaka, T. Iida
  • 雑誌名: Scientific Reports (Nature Publishing Group) 巻: Vol.3 ページ: 3047 (1-7)
  • DOI: 10.1038/srep03047◆日刊工業新聞,YahooNews等で紹介
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced modulation of scattered light from phase-change nanoparticles by tailored plasmonic mirror image (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iida, A. Nakamura, S. Hidaka, M. Tamura, T. Shiono, S. Furumiya
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.103, No.4 ページ: 041108(1-5)
  • DOI: 10.1063/1.4813749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multipole Superradiance from Densely Assembled Metallic Nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Tokonami, S. Hidaka, K. Nishida, Y. Yamamoto, H. Nakao, T. Iida
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: Vol.117, No.29 ページ: 15247-15252
  • DOI: 10.1021/jp4028244◆VerticalNewsで紹介
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambient-dependent optomechanical control of cantilever with mechanical nonlinearity by cavity-induced radiation force (2013)
  • 著者名/発表者名: N. D. Vy, T. Iida
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.102, No.9 ページ: 091101(1-4)
  • DOI: 10.1063/1.4794060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuation Mediated Optical Screening of Nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tamura, T. Iida
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: Vol.12, No.10 ページ: 5337-5341
  • DOI: 10.1021/nl302716c◆日刊工業新聞で紹介
  • 査読あり
• [雑誌論文] Many-body Effects in Optically-trapped Metallic Nanoparticles under Thermal Fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Iida, M. Tamura
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c ) 巻: Vol.9, No.12 ページ: 2521-2524
  • DOI: 10.1002/pssc.201200334◆フロントカバーのイラストに選抜
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Plasmonic Superradiance in Metallic Nanoparticle Assembly by Light-Induced Force and Fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Iida
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: Vol.3, No.3 ページ: 332-336
  • DOI: 10.1021/jz2014924◆VerticalNewsで紹介
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Photosensitive Gold Nanoparticles for Biomedical Applications Based on Self-consistent Optical Response Theory (2011)
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, Y. Watanabe, H. Hattori, T. Iida
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: Vol.115, No.39 ページ: 19091-19095
  • DOI: 10.1021/jp206501h
  • 査読あり
• [学会発表] A theoretical study of optical microcavity-based laser cooling under different ambient conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: N. D. Vy, T. Iida
  • 学会等名: OMC '14
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2014-04-24
• [学会発表] Theory for Bio-inspired Optical Manipulation under Fluctuations (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Iida, , M. Tamura , S. Hidaka , H. Hattori , T. Hamada , K. Nishida , S. Tokonami, T. Itoh , H. Yamauhi , H. Miyasaka, S. Ito
  • 学会等名: OMC '14
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2014-04-23
• [学会発表] Selective assembly of microstructures of plasmonic nanorods with radiation pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ito, H. Yamauchi , M. Tamura, S. Hidaka , H. Hattori, T. Hamada , K. Nishida , S. Tokonami , T. Itoh , H. Miyasaka , T. Iida
  • 学会等名: OMC '14
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2014-04-23
• [学会発表] 揺らぎの下でのナノ光アセンブリングの理論 (2014)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、田村守、日高慎平、服部祐徳、濱田大地、西田敬亮、床波志保、伊藤民武、山内宏昭、宮坂博、伊都将司
  • 学会等名: 第61年応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] 軸対称ベクトルビームによるプラズモニックナノ粒子の選択的光パターニング (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司、山内宏昭、田村守、日高慎平、服部祐徳、濱田大地、西田敬亮、床波志保、伊藤民武、宮坂博、飯田琢也
  • 学会等名: 第61年応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] プラズモニック発熱効果による微量生体物質検出法の開拓 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村勇姿、西田敬亮、日髙慎平、山本陽二郎、伊都将司、床波志保、飯田琢也
  • 学会等名: 第61年応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] 生体系にならう光と揺らぎの下でのナノ動力学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、伊都将司、床波志保、児島千恵
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 20130925-28
  • 招待講演
• [学会発表] 光と揺らぎで操るナノの世界 : 物質科学から生命科学への展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 学会等名: 大学院共通特別講義
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2013-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] 確率共鳴に基づく新奇ナノ光マニピュレーションの創成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村守、飯田琢也
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2013-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Fluctuation-mediated High Accuracy Separation of Nanoparticles by Modulated Optical Standing Wave (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iida, M. Tamura
  • 学会等名: ASIANALYSIS XII
  • 発表場所: Maidashi campus of Kyushu University , Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2013-08-24
• [学会発表] Photothermal assembling of metallic -nanoparticle-fixed bead for detecting biological analytes (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishimura, K. Nishida, S. Hidaka, Y. Yamamoto, S. Ito, S. Tokonami, T. Iida
  • 学会等名: ASIANALYSIS XII
  • 発表場所: Maidashi campus of Kyushu University , Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2013-08-22
• [学会発表] 光と揺らぎによるプラズモニック材料の動的制御とセンサ応用への展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、床波志保
  • 学会等名: ナノフォトニクスシンポジウム「ナノフォトニクスにおける複雑性・多様性と機能」
  • 発表場所: 慶応義塾大学
  • 年月日: 2013-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] 多重光トラップと熱揺らぎを利用した高精度ナノ粒子選別法の提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、田村守
  • 学会等名: 第73回分析化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学函館キャンパス
  • 年月日: 2013-05-19
• [学会発表] Theory of nano-optomechanics under fluctuations (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iida
  • 学会等名: The First Itary-Japan Workshop on Nanophotonics
  • 発表場所: University of Pisa, Pisa, Itary
  • 年月日: 2013-04-22
  • 招待講演
• [学会発表] 生体分子を模倣した新奇ナノ光選別技術とプラズモニック分析科学への展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、田村守、日高慎平、西田敬亮、床波志保
  • 学会等名: レーザー学会関西支部第3回研究会「先端光計測技術」
  • 発表場所: 島津製作所京都三条工場
  • 年月日: 2012-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] 揺らぎを利用した新奇ナノ光選別技術とプラズモニック・センサーの原理開拓 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、田村守、日髙慎平、西田敬亮、床波志保
  • 学会等名: 先導物質科学研究所セミナー
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2012-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] 揺らぎの下でのプラズモニックナノ複合材料の光応答理論と新奇分析技術への展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、田村守、日高慎平、西田敬亮、床波志保
  • 学会等名: 第3回異分野融合先端研究コア(RCIS)研究セミナー
  • 発表場所: 岡山大学異分野融合先端研究コア
  • 年月日: 2012-10-05
  • 招待講演
• [学会発表] Photothermogenic Properties of Different -Sized Gold Nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, N. Oeda, T. Iida
  • 学会等名: GOLD2012
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] 金属ナノ粒子集積化技術とバイオ分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 床波志保、中土井祐、西田敬亮、椎木弘、長岡勉、日高慎平、飯田琢也
  • 学会等名: 第2回光科学異分野横断萌芽研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2012-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] 揺らぎの下での金属ナノ粒子集合系の光応答理論と分析化学応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、田村守、日高慎平、西田敬亮、床波志保
  • 学会等名: 第2回光科学異分野横断萌芽研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2012-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] Fluctuation-mediated Dynamics Control of Metallic Nanoparticles by Light Fields with Designed Spatio-Temporal Profiles (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Iida, M. Tamura
  • 学会等名: ICN+T2012
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2012-07-23
• [学会発表] Theory for assembling metallic nanoparticles with high rotational symmetry and controlled optical functions by light fields with designed polarizations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Iida, H. Hattori
  • 学会等名: EXCON 2012
  • 発表場所: Groningen,The Netherlands
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Control of Plasmonic Collective Phenomena in Metallic Nanoparticles by External Fields under Thermal Fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 学会等名: 電子研学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学電子科学研究所
  • 年月日: 2012-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] 光誘起力による金属ナノ粒子集合系の超放射制御の理論と分析応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 学会等名: 第72回分析化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学工学部郡元キャンパス
  • 年月日: 2012-05-19
• [学会発表] 光電磁場で駆動された金属ナノ粒子集合系における局在表面プラズモンと輻射場の相互作用制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 学会等名: 早稲田大学大学院先進理工学研究科主催公開セミナー
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Cooperative Phenomena in Nanocomposites Dynamically Controlled by Light-induced Force and Fluctuations (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Iida
  • 学会等名: 11th Tamura Symposium
  • 発表場所: Sakai, Japan
  • 年月日: 2011-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] 光の力で物体を動かせるか? (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 学会等名: 日本物理学会大阪支部公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター
  • 年月日: 2011-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] ピンポイント細胞分離システムを実現するための光応答性ゼラチンゲルの最適化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 児島千恵、三島直樹、大枝直矢、服部祐徳、山本康平、飯田琢也
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Theory of structure control of nanocomposites by multiple laser beams and thermal fluctuations (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Iida
  • 学会等名: IQEC/CLEO Pacific Rim 2011, Sydney Convention and Exhibition
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 光と揺らぎで駆動するナノ物質集団の協力現象と光応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 学会等名: 平成23年度先端領域若手研究リーダー育成拠点サイエンスカフェ特別講演
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2011-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis and simulation of optical response of Au-nanoparticle-fixed beads for optical sensors of microscopic local environment (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Tokonami, T. Hamada, Y. Yamamoto, H. Nakao, H. Shiigi, T. Nagaoka, T. Iida
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC 2011
  • 発表場所: International Congress Centre Munich, Munich, Germany
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Dynamic Control of Collective Modes of Localized Surface Plasmon in Metallic Nanoparticles by Optical Tweezers (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Iida
  • 学会等名: CLEO/Europe-EQEC 2011
  • 発表場所: International Congress Centre Munich, Munich, Germany
  • 年月日: 2011-05-25
• [図書] バイオセンサの先端科学技術と新製品への応用開発「第4章6節金ナノ粒子固定化技術とセンサ応用」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 床波志保, 飯田琢也, 他
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 金属ナノ・マイクロ粒子の最新技術と応用「第4章1節光誘起力ナノ動力学法と金属ナノ粒子集積系の光応答理論」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也、床波志保, 他
  • 総ページ数: 10(pp.102-111)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「光誘起力と揺らぎによるナノ粒子の分離抽出=分子モーターの仕組に学ぶ次世代ナノ光技術=」Vol.7 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村守, 飯田琢也
  • 総ページ数: 5(pp.41-45)
  • 出版者: 光アライアンス
• [図書] 「高密度金属ナノ粒子集積系の光機能デザイン -異分野融合による 21世紀の持続可能社会の構築へ -」, Vol.13, No.1 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也, 床波志保
  • 総ページ数: 3(pp.58-60)
  • 出版者: 未来材料
• [図書] メタマテリアル II「第10章光誘起力によるプラズモニックナノ複合体の作製と光機能制御」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也 , 服部祐徳, 日高慎平
  • 総ページ数: 11(pp.99-109)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「熱揺らぎの下での金属ナノ粒子の光マニピュレーション」, Vol.49, No.3 (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯田琢也
  • 総ページ数: 7(pp.24-30)
  • 出版者: 光技術コンタクト
• [備考] メディア発表、プレスリリース:日刊工業新聞 ,「ナノ粒子 均一粒子円環状に 大阪府大・阪大薬材料の抽出など応用」, 20131104
• [備考] メディア発表、プレスリリース:Yahoo!ニュース ,「金属ナノ粒子の水溶液から均一な粒子だけを操作することに成功」, 20131030
• [備考] メディア発表、プレスリリース:大阪府立大学、大阪大学共同プレスリリース,「ドーナツビームと揺らぎの効果でナノ粒子の高均一化と配列に成功―医薬品の分離抽出、光エネルギー変換の革新に期待―」, 20131025
• [備考] メディア発表、プレスリリース:日経産業新聞 ,「特定細胞を分離・回収」 , 20130222
• [備考] メディア発表、プレスリリース:日刊工業新聞,「光誘起力の「揺らぎ」利用ナノ粒子分離抽出」,20120906
• [備考] メディア発表、プレスリリース:大阪府立大学プレスリリース ,「新理論を解明 分子モーターの仕組みをナノ粒子の光選別技術に応用」 , 20120904
• [備考] メディア発表、プレスリリース:VerticalNews, "New Findings from Japan Science and Technology Agency in the Area of Physical Chemistry Published", 20120316
• [備考] メディア発表、プレスリリース:大阪府立大学プレスリリース ,「金属ナノ粒子集合体の光機能を「光」と「揺らぎ」の力で制御する原理を発見」 , 20120305
• [備考]
  • URL: http://www.nanosq.21c.osakafu-u.ac.jp/ttsl_lab/t_iida/
• [産業財産権] 被検出物質の検出装置および方法 (2013)
  • 発明者名: 飯田琢也 , 床波志保
  • 権利者名: 大阪府立大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2013-114312
  • 出願年月日: 2013-05-30
• [産業財産権] 光熱変換素子およびその製造方法、光熱発電装置ならびに被検出物質の検出方法 (2013)
  • 発明者名: 飯田琢也 , 床波志保 , 小菅厚子, 山本陽二郎
  • 権利者名: 大阪府立大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2013-254940(優先権出願)
  • 出願年月日: 2013-05-02
• [産業財産権] 光熱変換素子およびその製造方法ならびに光熱発電装置 (2012)
  • 発明者名: 飯田琢也 ,山本陽二郎 , 床波志保 , 小菅厚子
  • 権利者名: 大阪府立大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願 2012-109651
  • 出願年月日: 2012-05-11