| 研究課題/領域番号 |
24226006
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
長坂 雄次 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40129573)
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| 研究分担者 |
斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196)
田口 良広 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (30433741)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| キーワード | 熱物性 / 熱工学 / マイクロ・ナノデバイス / 計測工学 |
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| 研究概要 |
平成24年度は独自に開発を行ってきたナノ・マイクロレベル熱物性センシング技術の高度化を行い、下記に示す成果を得た。さらに新たな工学的応用の可能性を示した。
（１）レーザー誘起表面波法の開発:①２光束干渉の干渉縞間隔や鮮明度等の光学条件を最適に設定した。即時センシングシステムを新たに導入することで、1分以内での採血-分析システムを構築した。②新しい数値解法を提案し、測定精度を飛躍的に向上することに成功した。本提案により広範な温度範囲で粘性率変化の高感度リアルタイムセンシングを実現した。
（２）近接場光学熱物性顕微鏡の開発:①時間相関シングルフォトンカウンティングシステムを導入し、空間分解能：200nm以下かつ時間分解能：数十ピコ秒での温度センシング手法を確立した。②単一DNA分子に対する配列解読を目的として、ナノポア近傍でのナノ物質輸送の観察とプラズモンを利用した局在増強電場発生に取り組んだ。電子ビーム照射により、シリコンメンブレンに直径10nm前後のナノポアを形成し、紫外光照射による蛍光修飾単一DNAのナノポア通過を検出した。また電気泳動を用いて、直径40～50nmのナノポアに対して直径40nmの金ナノ粒子を挿入し、数nmの空隙を持つナノスリット構造を形成した。金ナノ粒子からの二光子励起発光を通して、空隙にプラズモン局在増強電場が生じていることを確認した。高感度アッセイ法の開発を目的として、金ナノ粒子複合体の識別検出技術の高度化に取り組んだ。単一粒子からの散乱信号の強度と偏光回転のダイナミクスから総合的に判断することにより、特に二量体間距離に敏感な計測を実現した。
（３）ソーレー強制レイリー散乱法の開発:①２光束干渉によって励起された液体試料の高速な濃度生成・緩和過程をセンシングする手法を確立し、ミリ秒オーダーで拡散係数・ソーレー係数（ばらつき2%）の同時測定を実現した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
平成24年度は研究計画のすべての項目を達成しており、研究の進捗状況はおおむね順調に進展している。達成項目の中でも近接場光学熱物性顕微鏡の時間分解能が数十ピコ秒を実現、DNAの一分子計測においては10nmのナノポア形成と一分子計測を達成し、ばらつき2％での拡散係数・ソーレー係数の同時測定を実現しており、当初の計画以上の成果が出ている項目もある。
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| 今後の研究の推進方策 |
ナノ・マイクロレベル熱物性センシング技術の高度化は順調に達成しており、今後は運動量輸送性質センシング手法であるリプロン表面光散乱法とエネルギー輸送性質センシング手法である環境制御型周期加熱サーモリフレクタンス法を深化させる。またナノ・マイクロレベル熱物性センシング手法の工学応用の予備的検討を前倒しして研究を遂行する。特に近接場光学DNAシーケンサの開発に注力し、研究計画を前倒しする。
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