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【和文解説】ぶんせき (2021)

  • 光ピンセットの分析化学への展開
  • 東海林 竜也
  • ぶんせき, 564 (2021), 696-702
  • DOI: https://bunseki.jsac.jp/　フリーアクセスです

入門講座[レーザーを用いる分析技術]に寄稿しました。本解説論文では、はじめに光ピンセットの基礎的理論、光ピンセット装置の概要・注意点を述べています。次に、光ピンセットを分析技術として利用する主要な方法として、生体分子モーターの力学計測と、顕微蛍光や顕微ラマン分光法などを組み合わせた光ピンセット顕微分光法について事例を挙げて紹介しています。

群馬高専にて出張講義を行いました

群馬工業高等専門学校 令和３年度「連携教育-将来を考えるセミナー」にて、専攻科1･2年生、本科4･5年生を対象にした出張講義の講師を務めました。

  1. 令和３年度「連携教育-将来を考えるセミナー」
    • 2021年10月1日
    • 研究者への道と研究者の仕事の実際
    • 東海林　竜也
    • オンライン
  2. 同セミナー
    • 2021年10月15日
    • Optical trapping: past, present and future
    • 東海林　竜也
    • オンライン

【論文】ACS Appl. Nano Mater. (2021)

[油水界面を利用したナノ粒子光捕捉]
水/ヘキサンまたは水/イオン液体からなる液液界面を利用することで、溶液中のTiO2やZnS-AgInS2 (ZAIS)などのナノ粒子や金ナノ粒子の光捕捉に成功しました。
鳥本教授（名古屋大学）、坪井教授（大阪市立大学）、飯田教授（大阪府立大学）、大谷教授（北海道大学）らのグループとの共同研究の成果です。

  • 研究成果のポイント
  • 低開口数の対物レンズによる弱い集光でもナノ粒子を光捕捉することに成功
  • ヘキサン/水界面で光捕捉した八面体金ナノ粒子とZAISナノ粒子からなる複合体が回転する現象を発見
  • 水/イオン液体界面で光捕捉した八面体チタニア(TiO2)ナノ粒子に紫外光を照射すると、水中のHAuCl4の光触媒還元反応が起こり金ナノ粒子が生成することを実証（光トラッピングの化学反応応用）
  • Optical Trapping of Nanocrystals at Oil/Water Interfaces: Implications for Photocatalysis
  • Yasuyuki Tsuboi*, Shota Naka, Daiki Yamanishi, Tatsuya Nagai, Ken-ichi Yuyama, Tatsuya Shoji, Bunsho Ohtani, Mamoru Tamura, Takuya Iida, Tatsuya Kameyama, Tsukasa Torimoto*
  • ACS Appl. Nano Mater., 4 (2021), 11743-11752.
  • DOI: 10.1021/acsanm.1c02335
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【論文】ACS Appl. Mater. Interfaces (2021)

[インコヒーレント光を用いた光捕捉法]
従来の光ピンセットには高強度のレーザー光（コヒーレント光）が必要不可欠ですが、チタンナノ構造体（ブラックチタン）を用いることで、高圧水銀ランプ（インコヒーレント光）でも水溶液中のナノ粒子を捕集できることを発見しました。
坪井教授（大阪市立大学）、鳥本教授（名古屋大学）、Ivanova教授（RMIT大学）、Juodkazis教授（Swinburne工科大学）らのグループとの共同研究の成果です。

  • 研究成果のポイント
  • 波長370 nmの微弱な紫外光（通常の光ピンセットの106分の1スケール）をブラックチタン表面に照射すると、溶液中のポリスチレンナノ粒子（直径20-500nm）を光捕捉することに成功
  • 波長 480，546，580 nmのインコヒーレント光では捕捉できず、紫外光がこの高効率な光捕捉に必要不可欠であることを実証
  • ブラックチタン表面にある不動態のTiO2層が重要な役割を担っている可能性があることを電磁場シミュレーションの結果と併せて示唆した。
  • Incoherent Optical Tweezers on Black Titanium
  • Sayaka Hashimoto, Yuki Uenobo, Ryota Takao, Ken-ichi Yuyama, Tatsuya Shoji, Denver P. Linklater, Elena Ivanova, Saulius Juodkazis, Tatsuya Kameyama, Tsukasa Torimoto, Yasuyuki Tsuboi*
  • ACS Appl. Mater. Interfaces, 13 (2021), 27586-27593.
  • DOI: 10.1021/acsami.1c04929
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【論文】Langmuir (2021)

[集光レーザー型光ピンセットによるコアセルベート形成]
集光近赤外レーザー光による光圧と光熱効果によりポリ(N,N-ジエチルアクリルアミド) (PDEA)水溶液中にwater-in-oil-in-water(w/o/w)型のコアセルベート液滴を形成することに成功し、液滴中の高分子構造を顕微ラマン分光法により明らかにしました。
坪井教授（大阪市立大学）、麻生准教授（大阪大学）らのグループとの共同研究の成果です。

  • 研究成果のポイント
  • 温度応答性高分子のPDEA（Mw = 74,000, Mw/Mn = 1.1）軽水溶液中に波長1064 nmの近赤外レーザー光を集光すると、w/o/wエマルジョン様の単一液滴の形成・光捕捉に成功
  • 顕微ラマン分光法により液滴中の高分子濃度をおよそ30 wt%と決定することに成功
  • 下限臨界溶液温度(LCST)以上に溶液を加温し形成した液滴を光捕捉すると、拡散律速凝集(DLA)とオストワルド熟成に起因する液滴成長を観測
  • Formation of Single Double-Layered Coacervate of Poly(N,N-diethylacrylamide) in Water by a Laser Tweezer
  • Mitsuhiro Matsumoto, Taka-Aki Asoh, Tatsuya Shoji, Yasuyuki Tsuboi
  • Langmuir, 37 (2021), 2874-2883.
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c03009
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