2019 Fiscal Year Annual Research Report
Microspectroscopic molecular detection based on liquid-liquid interface-assisted optical tweezers
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18K14254
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
東海林 竜也 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (90701699)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 液液界面 / 金ナノ粒子 / 量子ドット / 顕微分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度では、液液界面光捕捉（Liquid-liquid interface-assisted optical tweezers; LiLiI光ピンセット）を利用した分子抽出を目指し研究を進展させた。具体的には、ポリスチレン微粒子や半導体ナノ粒子などを捕捉対象に、LiLiI光ピンセットの特徴を明らかにした。マイクロメートルサイズのポリスチレン微粒子を通常の均一溶液中で光捕捉しても、単粒子しか捕捉ができない。一方、水/ヘキサン界面上でポリスチレン微粒子を捕捉すると、次々と粒子が引き寄せられ集光スポットサイズを超えて二次元上に多数の微粒子を捕捉することに成功した。現在、電磁場計算を取り入れ捕捉機構を解明すべく実験を進めているが、捕捉された微粒子間の光伝搬により光圧が作用し（オプティカルバインディング）、会合体が形成したものと考えられる。さらに、光圧は粒子サイズが小さくなるほど弱くなるため捕捉が困難となるが、液液界面を利用すると金ナノ粒子や半導体ナノ粒子なども捕捉できることを明らかにした。正八面体金ナノ粒子は均一溶液中で光捕捉することで二量体を形成することを明らかにしたが、そのためには高開口数の対物レンズにより高出力レーザー光を集光しなければならない。しかしながら液液界面を利用すると、低開口数の対物レンズを用いても安定的に捕捉できることを見出した。これは界面による粒子拡散の抑制が捕捉を援助したためと考えられる。また、捕捉できる粒子サイズがレーザー光出力に依存するため、サイズの違いを利用した分析手法の展開が期待できる。
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