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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

基本信息

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

项目摘要

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．

In this study, the photothermal conversion effect of the local temperature change and the use of light wave interference, optical microscopy under the interference of the system, simple and easy to set up, a single particle optical interference, the purpose of this study. In this method, the particle photothermal conversion effect is generated, the excitation light is generated, and the spatial distribution of the particle density is maintained. However, the high-magnification and high-decomposition energy of the light-heat conversion equipment are maintained, and the measurement accuracy of the light-heat conversion equipment is improved. The finite element analysis method is used to analyze the unsteady thermal conduction. The results of this analysis show that the dispersion of gold particles with a diameter of 20nm in PVA films is improved. The result is that the position of the particle is difficult to detect under the general optical microscope, and the position of the particle is confirmed by the high sensitivity. In the process of development, the phase information of the light and heat conversion system and the dependence of the particle size on the state are shown. This year, the light and heat of the year change the phase information of the year. In this paper, the gold particles dispersed in PVA film with diameter of 20nm are studied by photothermal transformation, and the phase image of each particle is shown by a certain phase value. The three-dimensional position of the particles is detected and the particle size is determined. The above is a high-precision particle size discrimination and a physical property discrimination. When all the equipment in the laboratory is in use, there is no research expenditure this year.