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2013 年度 実績報告書

高機能拡張ナノ化学システムのための近接場光化学プロセスの確立

研究課題

研究課題/領域番号 25706011
研究種目

若手研究(A)

研究機関東京大学

研究代表者

馬渡 和真  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60415974)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード近接場 / 拡張ナノ / ナノフルイディクス
研究概要

マイクロ空間よりも3桁小さい空間である拡張ナノ空間(10-100nm)の研究ツールを申請者らははじめて創成して、特異な溶液物性を明らかにしてきた。また、単一細胞よりも桁で小さいナノ空間に分析機能を集積化する研究にも取り組んでおり、iPSや癌細胞などを単一でしかも生きたまま分析できる極限分析デバイスの創成が期待されている。そのためには、拡張ナノスケールに適した新たな光プロセス(化学反応・修飾・検出法)が必要である。しかし、拡張ナノ空間は光の回折限界よりも小さく、従来の光プロセスは適用困難であった。そこで、本研究ではフォトニクスの分野で知られており化学にはあまり適用されてこなかった近接場光を拡張ナノ空間化学に取り込む新しい方法論を創成して、拡張ナノ化学・バイオに必要な光化学プロセスを世界に先駆けて実現することを目的とした。
初年度である本年度は近接場効果を誘起するための加工法および原理実証に注力した。ガラスのトップダウンナノ加工により形・サイズ(100nmスケール)の制御されたナノピラー構造体を作製して、ボトムアップ加工により機能材料として光触媒であるTiO2を塗布することで、サイズ及び形の制御されたTiO2ナノ構造体を作製した。このナノ構造体に近接場光を発生させることで、通常紫外光(<380nm)しか吸収しないTiO2を可視光で励起して、ナノピラー部分のみTiO2触媒機能が発現することを確認した。またこの効果が名のピラーによる表面積向上以上の効果があること、TiO2の欠陥準位による吸収ではないことを確認して、原理を実証した。
以上により、初年度の計画を達成した。

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

初年度の計画とした、下記2項目を十分に達成した。
(1)近接場光効果を誘起するための加工法の確立(基盤技術)
(2)作製した構造により近接場光効果を誘起できることの実証(原理実証)

今後の研究の推進方策

今後は構造の最適化により、近接場光効果の向上を目指す。また、TiO2の光触媒効果を利用した応用(計測)などへ展開する。

次年度の研究費の使用計画

近接場分光に使用するナノピラーサイズの条件について、100nm未満の条件がよいことが実験から判明したが、加工条件の検討に時間がかかるため、この加工費用については次年度に持ち越し、最適な条件を探索することとした。
条件検討用マイクロ・ナノ加工費一式:約60万円(レジスト、ガラス基板、クロムスパッタリングなど)

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Novel Sub-100 nm Surface Chemical Modification by Optical Near-field Induced Photocatalytic Reaction2014

    • 著者名/発表者名
      H.H.Le, K.Mawatari, Y.Pihosh, T.Kawazoe, T.Yatsui, M. Ohtsu, T.Kitamori
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 17 ページ: 751-758

    • DOI

      10.1007/s10404-014-1361-7

    • 査読あり
  • [学会発表] NOVEL DETECTION OF NON-ABSORBING MOLECULES BY OPTICAL NEAR-FIELD INDUCED THERMAL LENS MICROSCOPY2013

    • 著者名/発表者名
      T. H. H. Le, K. Mawatari, H. Shimizu, T. Yatsui, T. Kawazoe, M. Naruse, M. Ohtsu, T. Kitamori
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (&micro;TAS2013)
    • 発表場所
      Freiburg, Germany
    • 年月日
      20131103-20131106
  • [学会発表] Optical near field technology for micro and extended-nano fluidics2013

    • 著者名/発表者名
      K.Mawatari, T.Kitamori
    • 学会等名
      JSPS Japan-Sweden workshop,
    • 発表場所
      Lund, Sweeden
    • 年月日
      20130603-20130605
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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