微小ナノダイヤ量子センサで安定的に温度計測実現― 細胞内などの微小領域での量子センシングに期待 ―
2024年5月16日
株式会社ダイセル（大阪市北区）と水落憲和 京都大学化学研究所教授、蘇梓傑 同博士課程学生（当時、現：量子科学技術研究開発機構（QST）量子生命科学研究所 博士研究員）、藤原正規 同特定研究員、五十嵐龍治 QST量子生命科学研究所チームリーダーらの共同研究グループは、独自に開発した爆轟ナノダイヤモンド（ナノダイヤ）中に、強く安定した光検出磁気共鳴（ODMR）信号を持つ窒素-空孔（NV）中心を多数計測することに成功しました。これにより、ＮＶ中心を含む爆轟ナノダイヤでは初めて温度感度計測を実現しました。開発した爆轟ナノダイヤの粒径は約11 nmで、温度感度を計測したダイヤモンドセンサとして世界最小径です。
NV中心は、ODMR信号を利用することで温度、磁場、電場などを高感度に計測できるため、優れた量子センサとして幅広い分野で注目されています。生命科学分野では、NV中心を含むナノダイヤを細胞核やミトコンドリア等の細胞小器官に導入できれば、微小領域における高感度計測が期待できます。ただし、これまで生体計測に用いられてきたナノダイヤの粒径は主に100 nm前後で、ダメージを抑えて細胞深部に導入するには粒径30 nm以下が要求されます。小粒径のナノダイヤの合成は爆轟法が有力ですが、従来の爆轟ナノダイヤはNV中心の濃度が低い、ODMR信号が低く不安定、といった問題がありました。今回実現したNV中心爆轟ナノダイヤを用いることで、今後、細胞内などの微小領域での量子センシングが期待できます。
本研究成果は、2024年5月10日に、国際学術誌「APL Materials」に掲載されました。
F. T.-K. So, N. Hariki, M. Nemoto, A. I. Shames, M. Liu, A. Tsurui, T. Yoshikawa, Y. Makino, M. Ohori, M. Fujiwara, E. D. Herbschleb, N. Morioka, I. Ohki, M. Shirakawa, R. Igarashi, M. Nishikawa, and N. Mizuochi, Small multimodal thermometry with detonation-created multi-color centers in detonation nanodiamond,
APL Materials, DOI:
https://doi.org/10.1063/5.0201154.
【本件に関するお問い合わせ先】
株式会社ダイセル
研究内容に関すること：研究開発本部 事業創出センター
TEL: 03-6711-8162
報道に関すること：事業支援本部ＩＲ広報グループ
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