光熱変換効果によるナノ粒子リアルタイム３次元イメージング法の開発

利用光热转换效应的纳米颗粒实时三维成像方法的发展

• 批准号: 14J10764
• 负责人: 長田 悠希
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10764/
• 关键词: 光熱変換効果; フォトサーマル; イメージング; ナノ粒子; プラズモン共鳴; ロックイン検出; 干渉計測; 準共通光路干渉計; フォトサーマルイメージング; 3次元イメージング; 顕微鏡

本研究では，光熱変換効果による局所的な温度変化および光波の干渉を利用することによって，光学顕微鏡下に干渉計を組み込んだ簡便かつ安価なシステムで単一ナノ粒子を光学的にイメージングすることを目的としている．さらに，本手法では，ナノ粒子に光熱変換効果を生じさせるための励起光に，レンズを用いてエネルギ密度の空間分布を持たせることで，ナノ粒子の３次元イメージングを可能にすることを目指す．これまでは，保有している光熱変換イメージングシステムの高倍率化，高分解能化および，光熱変換シグナルの測定精度向上に取り組んだ．また，適切な励起光の変調周波数を決定するために有限要素解析ソフトウェアを用いた非定常熱伝導解析を行った．ここで得られた解析結果を元に，改良した光熱変換イメージングシステムを用いてPVA薄膜中に分散させた直径20nmの金ナノ粒子をサンプルとして観察を行った．その結果，一般的な光学顕微鏡下で観察することが困難である金ナノ粒子の位置を，高感度に3次元イメージングできることを確認できた．また，一連の実験を進める中で，光熱変換シグナルの位相情報に，粒径など粒子の状態に対する依存性が存在する可能性を見出した．そこで，今年度は，光熱変換シグナルの位相情報について着目して研究を進めてきた．ここでは，PVA薄膜中に分散させた直径20nmの金ナノ粒子をサンプルとした光熱変換イメージの位相像に注目すると，個々の粒子像はある一定の位相値を示しており，ナノ粒子の3次元的な位置検出のみならず，粒径判別等にも有用であると考えられるデータが得られた．以上より，高精度な粒径判別および物性判別に応用可能であると考えられる．なお，上記の成果は，当該研究室所有の装置を用いて実現できたため，今年度は研究費の支出無く遂行できた．

在这项研究中，通过利用局部温度变化和由于实用性引起的光波的干扰，一种最佳成像具有简单且廉价的系统，该系统在光学显微镜下融合了干涉仪。此外，在这种方法中，目的是通过使用镜头对纳米颗粒的激发灯产生光学加热效果来实现纳米颗粒的三维成像。到目前为止，该公司一直在努力进行高磁化，高分辨率和提高实用程序转换信号的测量精度。为了确定激发光的适当调制频率，使用有限元分析软件进行了非特异性热传导分析。基于此处获得的分析结果，观察到在PVA薄膜中分布的20 -nm金纳米颗粒作为样品。结果，已经证实，在一般光学显微镜下很难观察到的金纳米颗粒的位置可以是具有高灵敏度的3D成像。另外，作为一系列实验，发现实用程序转换信号的相信息可能取决于粒子的状况，例如粒径，例如粒径。因此，今年，我们一直在研究实用程序转换信号的阶段信息。在这里，如果您关注PVA薄膜中20 nm的20 nm直径的实用程序转换图像，则单个粒子图像显示了一定的相值，以及被认为是纳米颗粒的3D。不仅可以用于位置检测，而且对于差距识别等有用。从以上，可以认为它可以应用于高度准确的粒度歧视和物理特性。此外，由于上述结果是使用实验室拥有的设备实现的，因此今年可以在今年的研究费用支出的情况下进行。

项目成果

Photothermal detection of single nanoparticle by using single element interferometer

单晶干涉仪对单个纳米粒子的光热检测

• 发表时间: 2015
• 作者: Yuki Nagata;Yasuhiro Mizutani;Tetsuo Iwata;Yukitoshi Otani
• 通讯作者: Yukitoshi Otani

光熱変換効果による単一ナノ粒子イメージング法の開発（第６報）―準共通光路型干渉計を用いたナノ粒子の熱応答性測定―

利用光热转换效应的单一纳米颗粒成像方法的开发（第6次报告） - 使用准通用光路干涉仪测量纳米颗粒的热响应性 -

• 发表时间: 2014
• 作者: 長田悠希;水谷康弘;岩田哲郎;大谷幸利
• 通讯作者: 大谷幸利

光熱変換効果による単一ナノ粒子イメージング法の開発（第７報）―ナノ粒子の３次元ポジションイメージング―

利用光热转换效应的单纳米粒子成像方法的开发（第7次报告） - 纳米粒子的三维位置成像 -

• 发表时间: 2015
• 作者: Yuki Nagata;Yasuhiro Mizutani;Tetsuo Iwata;Yukitoshi Otani;長田悠希，水谷康弘，岩田哲郎，大谷幸利
• 通讯作者: 長田悠希，水谷康弘，岩田哲郎，大谷幸利