液液界面アシストナノポアを用いた１粒子検出法の創成

利用液-液界面辅助纳米孔创建单粒子检测方法

• 批准号: 20J20553
• 负责人: LEONG IAT WAI
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20553/
• 关键词: ナノポア; イオン電流; 塩濃度勾配; 電気浸透流; 1粒子計測; 塩分濃度差; イオン輸送; ナノ粒子

ナノポア(ナノスケールの細孔)技術は、イオン電流波形解析法による液中の１個の粒子に対して計測法が着目されている。本研究の目的では、このイオン電流計測法における粒子の高い泳動速度のクリティカルな課題を解決するために、異なる電解質溶液条件を用いることで、ナノポア近傍の流体効果の制御する手法に取り組んだ。昨年度では、ナノポアの両側に塩分濃度勾配条件を付けることで、検体粒子が低濃度側に入れるとイオン電流シグナルの検出頻度が増大する傾向が見られ、塩分濃度勾配による電気浸透流の効果が大きくなることが分かった。電気浸透流は表面における電気二重層に依存することは一般的な認識である。これまでの研究では、ナノポアの内壁面に表面電荷密度を設定したが、外表面の表面電荷における流体の影響ではいままで報告例が無かった。ナノポアの内壁面と外表面の影響を検証するため、固体膜表面に金属酸化物を被覆する実験を行った。金属酸化物材料は各自の表面電気特性(等電点とゼータ電位)が存在し、電解質溶液のpHを調節することを加えて、表面電荷変化におけるイオン電流－電圧計測を行った。また、作製プロセスの手順を変更することで、ナノポアの内壁面と外表面に金属酸化物材料を被覆するパータンは4種類存在する。計測実験では、4種類のナノポアデバイスを作製し、それぞれイオン電流－電圧特性の違いを確認した。さらに、イオン電流整流特性とゼータ電位の依存性を検討した。また、マルチフィジックスシミュレーションの計算結果では、ナノポア近傍で発生する流体行為と電流－電圧特性の関係性を確認した。本研究の成果によって、従来のナノポアデバイスではナノポアの近傍流体制御するのが難しい、電解質溶液条件とナノポアにおける内壁と外表面の効果を明らかにすることができた。これは、ナノ・マイクロシステムにおけるイオン輸送現象の設計と制御において非常に重要な知見である。

The measurement method of a particle in a liquid is focused on by the current waveform analysis method. The purpose of this study is to solve the problem of particle high speed swimming in current measurement method, and to select a method to control the effect of electrolyte solution under different conditions. In the past year, there was a tendency for the frequency of detection of the current in the low concentration side of the particle to increase. Electric current is dependent on electric double layer. This paper reports on the effect of fluid on the surface charge density of the inner surface and the surface charge of the outer surface. The influence of metal oxide on the inner and outer surfaces of solid films was investigated. Metal acid materials have their own surface electrical characteristics (isoelectric point and potential), pH adjustment of electrolyte solution, surface charge change, current-voltage measurement. The inner and outer surfaces of the coating materials are coated with metal oxides. The measurement results show that there are four kinds of current and voltage characteristics in the measurement. The dependence of current rectification characteristics on voltage is discussed. The results of the calculation confirm the relationship between fluid behavior and current-voltage characteristics. The results of this study are as follows: 1. The effect of electrolyte solution on the inner wall and outer surface of the electrolyte solution is obvious. The design and control of transport phenomena is very important.

项目成果

クラウンエーテル錯体における固体ナノポアのイオン輸送特性

冠醚配合物中固体纳米孔的离子传输特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 梁逸偉;筒井真楠;谷口正輝
• 通讯作者: 谷口正輝

固体ナノポアにおけるイオン濃度勾配を伴う1粒子ダイナミクス

固态纳米孔中离子浓度梯度的单粒子动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: 梁 逸偉1;筒井 真楠;谷口 正輝
• 通讯作者: 谷口 正輝

Electroosmosis-Driven Nanofluidic Diodes

• DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c04677
• 发表时间: 2020-08-13
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Leong, Iat Wai;Tsutsui, Makusu;Taniguchi, Masateru
• 通讯作者: Taniguchi, Masateru

Rectification of ionic current in asymmetric dielectric coating solid-state nanopore under salt gradient

盐梯度下不对称介电涂层固态纳米孔中离子电流的整流

• 发表时间: 2022
• 作者: Iat Wai Leong;Makusu Tsutsui;Masateru Taniguchi
• 通讯作者: Masateru Taniguchi

Regulating Nonlinear Ion Transport through a Solid-State Pore by Partial Surface Coatings

通过部分表面涂层调节通过固态孔的非线性离子传输

• DOI: 10.1021/acsami.2c19485
• 发表时间: 2023
• 期刊: ACS Applied Materials & Interfaces
• 作者: Leong Iat Wai;Tsutsui Makusu;Yokota Kazumichi;Murayama Sanae;Taniguchi Masateru
• 通讯作者: Taniguchi Masateru