超高精度３次元分子追跡法を用いた凝縮系ナノ空間反応ダイナミクスの単一分子解析

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23681023
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 伊都 将司 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (10372632)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: １分子科学 / ナノ反応ダイナミクス計測

研究概要

高精度３次元単分子追跡装置の構築とその性能評価、それらの手法を用いた高分子固体のナノ空間不均一性評価等を目指し研究を行った。シリンドリカルレンズを結像光学系に挿入することで、蛍光分子の光軸（Ｚ軸）方向の変位に対応して検出される発光スポットの楕円率が変化する装置を構築し３次元イメージングを実現した。同時にＺ軸方向に周期的光強度分布を有する構造照明でゲスト分子を励起し、検出される蛍光強度からＺ軸変位に関する情報を得る手法を開発し、Ｚ分解能20 nmを達成した。構築した装置を用い、高分子薄膜材料中のゲスト分子が示す不均一な拡散挙動の原因を明らかにし、またナノレベルの不均一性の可視化に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Fluorescence Behavior of Single Guest Molecules in Nonpolar Oil Droplets Covered with Surfactants (2014)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito, Atsushi Iida, Masakazu Yasuda, and Hiroshi Miyasaka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118(dx.doi.org/10.1021/jp4112266) ページ: 10348–10357
• [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: Mamoru Tamura, Syoji Ito, Shiho Tokonami, and Takuya Iida
  • 雑誌名: Research on Chemical Intermediates, Published online 巻: (in press)
• [雑誌論文] Constraint-induced structural deformation of planarized triphenylboranes in the excited state (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomokatsu Kushida, Cristopher Camacho, Ayumi Shuto, Stephan Irle, Masayasu Muramatsu, Tetsuro Katayama, Syoji Ito, Yutaka Nagasawa, Hiroshi Miyasaka, Eri Sakuda, Noboru Kitamura, Zhiguo Zhou, Atsushi Wakamiya, Shigehiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 5 ページ: 1296-1304
  • DOI: 10.1039/C3SC52751D
• [雑誌論文] Controlled Spontaneous Emission of Single Molecules in a Two-Dimensional Photonic Band Gap (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kaji, Toshiki Yamada, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Rieko Ueda, and Shin-ichiro Inoue, and Akira Otomo
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135(dx.doi.org/10.1021/ja31153579 ページ: 106−109
• [雑誌論文] Temperature near Gold Nanoparticles under Photoexcitation : Evaluation Using a Fluorescence Correlation Technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Yamauchi, Syoji Ito, Ken-ichi Yoshida, Tamitake Itoh, Yasuyuki Tsuboi, Noboru Kitamura, and Hiroshi Miyasaka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117(dx.doi.org/10.1021/jp311173j) ページ: 8388-8396
• [雑誌論文] Permanently Fixing or Reversible Trap-and-Release of DNA Micropatterns on a Gold Nanostructure using Continuous-wave or Femtosecond Pulsed Near-Infrared Laser Light (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Shoji, Junki Saitoh, Noboru Kitamura, Fumika Nagasawa, Kei Murakoshi, Hiroaki Yamauchi, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Hajime Ishihara, and Yasuyuki Tsuboi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135(dx.doi.org/10.1021/ja401657j) ページ: 6643−6648
• [雑誌論文] Selective Optical Assembly of Highly Uniform Nanoparticles by Doughnut-Shaped Beams (2013)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito, Hiroaki Yamauchi, Shimpei Hidaka, Mamoru Tamura, Hironori Hattori, Taichi Hamada, Keisuke Nishida, Shiho Tokonami,Tamitake Itoh, Hiroshi Miyasaka, and Takuya Iida
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 3 ページ: 3047
  • DOI: 10.1038/srep03047
• [雑誌論文] Photoinduced Charge-Transfer Dynamics of Sequentially Aligned Donor–Acceptor Systems in Ionic Liquid (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayasu Muramatsu, Tetsuro Katayama, Syoji Ito, Yutaka Nagasawa, Daisuke Matsuo, Yoshinori Suzuma, Akihiro Orita, Junzo Otera, and Hiroshi Miyasaka
  • 雑誌名: Photochemical & Photobiological Sciences 巻: 12[10] ページ: 1885-1894
  • DOI: 10.1039/C3PP50198A
• [雑誌論文] 分子系への光トラッピング応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司
  • 雑誌名: 光化学(光化学協会) 巻: Vol.44、No.1 ページ: 18-25
• [雑誌論文] 三次元ナノ構造を光で見る超解像蛍光顕微鏡法の発展 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司
  • 雑誌名: 化学 巻: Vol.68、No.11 ページ: 62-63
• [雑誌論文] Metallic-Nanostructure-Enhanced Optical Trapping of Flexible Polymer Chains in Aqueous Solution as Revealed by Confocal Fluorescence Microspectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Mariko Toshimitsu, Yuriko Matsumura, Tatsuya Shoji, Noboru Kitamura, Mai Takase, Kei Murakoashi, Hiroaki Yamauchi, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Yoshihiko Mizumoto, Hajime Ishihara, and Yasuyuki Tsuboi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116(dx.doi.org/10.1021/jp305247a) ページ: 14610−14618
• [雑誌論文] Fluorescence detection of single guest molecules in ultrasmall droplets of nonpolar solvent (2012)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Yasuda, Atsushi Iida, Syoji Ito, and Hiroshi Miyasaka
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 14 (1) ページ: 345–352
  • DOI: 10.1039/C1CP22207D
• [雑誌論文] Confinement of Photopolymerization and Solidification with Radiation Pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito, Yoshito Tanaka, Hiroyuki Yoshikawa, Yukihide Ishibashi, Hiroshi Miyasaka, and Hiroshi Masuhara
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 133 (37) ページ: 14472–14475
  • DOI: 10.1021/ja200737j
• [雑誌論文] 単一ケスト分子の動きから高分子材料の複雑な反応タイナミクスを追跡する (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司、宮坂博
  • 雑誌名: 高分子((社)高分子学会) 巻: Vol.60 ページ: 54-57
• [雑誌論文] The effect of pre-solvation in the ground state upon photoinduced electron transfer in ionic liquids
  • 著者名/発表者名: Masayasu Muramatsu, Satoe Morishima, Tetsuro Katayama, Syoji Ito, Yutaka Nagasawa, Hiroshi Miyasaka
  • 雑誌名: Journal of Solution Chemistry 巻: (in press)
• [雑誌論文] Photothermogenic Properties of Different Sized Gold Nanoparticles for Application in Photothermal Therapy
  • 著者名/発表者名: Chie Kojima, Naoya Oeda, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, and Takuya Iida
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: (in press)
• [雑誌論文] Organic solvent-free water-developable sugar resist material derived from biomass in eco-friendly green lithography
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takei, Akihiro Oshima, Takumi Ichikawa, Atsushi Sekiguchi, Miki Kashiwakura, Takahiro Kozawa, Seiichi Tagawa, Tomoko G. Oyama, Syoji Ito, and Hiroshi Miyasaka
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: (in press)(dx.doi.org/10.1016/j.mee.2014.02.02 6)
• [学会発表] ジアリールエテン誘導体を用いた超解像蛍光スポット (2014)
  • 著者名/発表者名: 池上雄大,伊都将司,宮坂博,宇野何岸,高木祐太,森本正和,入江正浩
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 蛍光性ジアリールエテン誘導体の単一分子発光スイッチング特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新井悠平,多賀悠平,竹井敏,伊都将司,宮坂博,宇野何岸,高木祐太,森本正和,入江正浩
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-03-28
• [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
  • 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] 高分子固体界面近傍で単一ゲスト分子が示す異常拡散挙動のメカニズム解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 多賀悠平,伊都将司,竹井敏,北川大地,小畠誠也,宮坂博
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] 高分子固体の界面近傍におけるゲスト分子の異常拡散挙動:3次元単一分子蛍光イメージングによるメカニズム解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 多賀悠平,伊都将司,竹井敏,北川大地,小畠誠也,宮坂博
  • 学会等名: 2013年光化学討論
  • 発表場所: 愛媛大学城北地区
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] 無極性溶媒のナノ液滴中における単一ゲスト分子の蛍光発光挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,飯田篤史,安田雅一,宮坂博
  • 学会等名: 2013年光化学討論
  • 発表場所: 愛媛大学城北地区
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 光輻射力で創る化学反応場 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,山内宏昭,宮坂博,田中嘉人,吉川裕之,増原宏
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 高分子薄膜内ゲスト蛍光分子の三次元単分子追跡 (2013)
  • 著者名/発表者名: 多賀悠平,伊都将司,竹井敏,宮坂博
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会(2013)
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Miyasaka, Evaluation of Nanoscale Inhomogeneity in Polymer-Based Materials using Single Fluorescent Molecules as Nanoprobes (2012)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito, Yuhei Taga, Kentaro Maeda, Koh Itoh, Takatsugu Kusumi, Satoshi Takei, and Hiroshi
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium - Nanoscience and Nanotechnology for Energy Harvesting and Saving -
  • 発表場所: Icho-Kanikan, Osaka University, Japan
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Localization of Photochemical Reactions in Solution with Radiation Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito
  • 学会等名: 7th Asian Photochemistry Symposium
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka University, Suita, Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] Development of a Dual-color Single Molecule Tracking System (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoko Miyamoto, Syoji Ito, and Hiroshi Miyasaka
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka University, Suita, Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] Fabrication of Silver Nanostructures under Simultaneous Irradiations with UV and Near-IR Lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Yamauchi, Syoji Ito, and Hiroshi Miyasaka
  • 発表場所: Icho Kaikan, Osaka University, Suita, Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-11-12
• [学会発表] Development of a dual-color wide-field microscopic system for the simultaneous tracking of two different fluorophores (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoko Miyamoto, Syoji Ito, and Hiroshi Miyasaka
  • 学会等名: Japan-India Bilateral Seminar on Supermolecular Nanomaterials for Energy Innovation
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Three-dimensional tracking of single guest molecules in polymer films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Taga, Syoji Ito, Satoshi Takei, and Hiroshi Miyasaka
  • 学会等名: Japan-India Bilateral Seminar on Supermolecular Nanomaterials for Energy Innovation
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Nanoscale Inhomogeneity in Polymeric Materials as Evaluated by Single Molecule Fluorescence Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito, Yuhei Taga, Kentaro Maeda, Koh Itoh, Takatsugu Kusumi, Satoshi, Takei, and Hiroshi Miyasaka
  • 学会等名: Japan-India Bilateral Seminar on Supermolecular Nanomaterials for Energy Innovation
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] 非晶質高分子固体薄膜中における単一ゲスト分子の三次元追跡 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,多賀悠平,竹井敏,宮坂博
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会2012
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 蛍光相関分光法を用いた金ナノ粒子近傍の局所温度計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山内宏昭,伊都将司,宮坂博
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会2012
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 高分子薄膜中ゲスト蛍光分子の並進拡散運動の三次元単分子追跡 (2012)
  • 著者名/発表者名: 多賀悠平,伊都将司,竹井敏,宮坂博
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 高分子固体中における蛍光性ジアリールエテン誘導体の単一分子追跡 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮本瑶子,伊都将司,宮坂博,宇野何岸,森本正和,入江正浩
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Size and Shape Controls of Silver Nanoparticles by Using Radiation Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Yamauchi, Syoji Ito, and Hiroshi Miyasaka
  • 学会等名: XXIV UPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Coimbra, Portugal
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] Estimation of local temperature in the vicinity of a plasmonic nanostructure using fluorescence correlation spectroscopy, -Yamada Conference LXVI- International Conference on the Nanostructure- (2012)
  • 著者名/発表者名: ITO, Syoji; YAMAUCHI, Hiroaki; MIYASAKA, Hiroshi
  • 学会等名: Enhanced Photo-Energy Conversion
  • 発表場所: The National Museum of Emerging Science and Innovation (Miraikan), Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-06-04
• [学会発表] ナノ液滴中の単一分子発光挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,安田雅一,飯田篤史,宮坂博
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス,早稲田中・高等学校興風館
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Mobility of individual guest molecules in channel structures of mesoporous hybrid organosilica (2012)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito,他計10名
  • 学会等名: DAE-BRNS Eleventh Biennial Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry (TSRP-2012)
  • 発表場所: Training School Hostel, Anushaktinagar, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, INDIA
  • 年月日: 2012-01-05
• [学会発表] 単一蛍光分子の動きから観る材料の局所物性日本分光学会高感度表面・界面部会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司
  • 学会等名: 第4回シンポジウム
  • 発表場所: 関西学院大学大阪梅田キャンパス
  • 年月日: 2011-12-22
• [学会発表] 非晶質高分子固体中単一ゲスト分子の異常拡散と拡散係数の空間相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,前田健太郎,竹井敏,宮坂博
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 高時空間分解単一分子蛍光イメージング法によるポリマー薄膜のナノスケール不均一性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,前田健太郎,竹井敏,宮坂博
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎市河畔コンベンションエリア
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 光子の力でつくる化学反応場 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 2011-08-29
• [図書] 光科学の世界 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,宮坂博
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 「発光の事典(太田信廣ら編)」蛍光相関分光法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊都将司,宮坂博
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.laser.chem.es.osaka-u.ac.jp