{"created":"2023-05-15T14:56:18.875035+00:00","id":76488,"links":{},"metadata":{"_buckets":{"deposit":"bf988cb0-1039-4b8e-aad3-34ee04079984"},"_deposit":{"created_by":1,"id":"76488","owners":[1],"pid":{"revision_id":0,"type":"depid","value":"76488"},"status":"published"},"_oai":{"id":"oai:repo.qst.go.jp:00076488","sets":["10:29"]},"author_link":["823232","823231"],"item_10005_date_7":{"attribute_name":"発表年月日","attribute_value_mlt":[{"subitem_date_issued_datetime":"2019-08-06","subitem_date_issued_type":"Issued"}]},"item_10005_description_5":{"attribute_name":"抄録","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"電子スピンは世界最小の磁気センサーである。スピンは磁気双極子としての特性を持つため、磁場中に置かれたときに、上向きのスピン状態と下向きのスピン状態では異なる磁気ポテンシャルを持つ。また、この２つのスピン状態間の磁気ポテンシャルの差はスピンが感じる磁場の強さに依存するため、磁場の強さによってスピンが共鳴吸収する電磁波の周波数（＝エネルギー）は変化する。この様な現象は「ゼーマン分裂」と呼ばれ、NMRやESRの測定原理として広く知られている。この様に電子スピンは磁気センサーとしての性質を持つが、２つのスピン状態間のエネルギー差は~10-24ジュール（約10-4 eV）程度と絶望的に小さいため、普通のESR装置を用いても単一の電子スピンの電磁波吸収を検出することは不可能である。ところが、ダイヤモンドや炭化ケイ素（SiC）の様なワイドバンドギャップ半導体の結晶中にできるある種の蛍光格子欠陥では、光励起後による電子エネルギー遷移を繰り返すと90%以上が特定のスピン状態に偏極することが知られている。このため、原理的には蛍光現象と同程度の感度で電子スピンの電磁波吸収を検出することが可能となる。また、そのような蛍光格子欠陥では光励起後の電子エネルギー遷移がスピン状態によって厳密に規定されるため、蛍光発光をフォトンカウントすることによって電磁波吸収を検出することが可能である。この様な現象や性質は「光検出磁気共鳴（Optically detected magnetic resonance; ODMR）」と呼ばれる。たとえばダイヤモンド窒素-空孔中心（NVセンター）中は、高感度の蛍光顕微鏡上で電磁波吸収を行えば、たったダイヤモンド結晶中に存在するごく少数の電子スピンであってもODMR計測を行うことができる。NVセンターのこの様な性質は、当初から量子コンピューターの量子ビットとしての活用が期待されてきたが[2]、ナノサイズの結晶であっても同様にODMR計測可能であることから[2]、近年になって生命計測のためのナ磁気センサーとしての利用価値も注目され始めている [3]。また、結晶格子内の電子スピンのポテンシャルは外界の様々な影響に対して特徴的な振る舞いをするため、たとえばODMR計測を介してナノ空間の温度計測を行うなど、用途は磁気センシングに限定されない[4]。ここでは、ODMRを用いたナノサイズのセンサーを活用した生命計測応用の実施例と、今後の展望について概説する。\n\n\n【参考文献】\n1  Haruyama M, Onoda S, Higuchi T, Kada W, Chiba A, Hirano Y, Teraji T, Igarashi R, Kawai S, Kawarada H, Ishii Y, Fukuda R, Tanii T, Isoya J, Ohshima T, Hanaizumi O, “Triple nitrogen-vacancy centre fabrication by C5N4Hn ion implantation” Nature communications (2019) 10(1) 2664\n2  Terada D, Segawa TF, Shames AI, Onoda S, Ohshima T, O̅sawa E, Igarashi R, Shirakawa M, “Monodisperse Five-Nanometer-Sized Detonation Nanodiamonds Enriched in Nitrogen-Vacancy Centers” ACS Nano (2019) 13(6) 6461-6468\n3  Igarashi R, Yoshinari Y, Yokota H, Sugi T, Sugihara F, Ikeda K, Sumiya H, Tsuji S, Mori I, Tochio H, Harada Y, Shirakawa M, “Real-time background-free selective imaging of fluorescent nanodiamonds in vivo” Nano letters (2012) 12(11) 5726-5732\n[4]  Terada D, Sotoma S, Harada Y, Igarashi R, Shirakawa M, “One-Pot Synthesis of Highly Dispersible Fluorescent Nanodiamonds for Bioconjugation” Bioconjugate chemistry (2018) 29(8) 2786-2792\n","subitem_description_type":"Abstract"}]},"item_10005_description_6":{"attribute_name":"会議概要（会議名, 開催地, 会期, 主催者等）","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"第9回光科学異分野横断萌芽研究会","subitem_description_type":"Other"}]},"item_access_right":{"attribute_name":"アクセス権","attribute_value_mlt":[{"subitem_access_right":"metadata only access","subitem_access_right_uri":"http://purl.org/coar/access_right/c_14cb"}]},"item_creator":{"attribute_name":"著者","attribute_type":"creator","attribute_value_mlt":[{"creatorNames":[{"creatorName":"五十嵐, 龍治"}],"nameIdentifiers":[{"nameIdentifier":"823231","nameIdentifierScheme":"WEKO"}]},{"creatorNames":[{"creatorName":"Igarashi, Ryuji","creatorNameLang":"en"}],"nameIdentifiers":[{"nameIdentifier":"823232","nameIdentifierScheme":"WEKO"}]}]},"item_language":{"attribute_name":"言語","attribute_value_mlt":[{"subitem_language":"jpn"}]},"item_resource_type":{"attribute_name":"資源タイプ","attribute_value_mlt":[{"resourcetype":"conference object","resourceuri":"http://purl.org/coar/resource_type/c_c94f"}]},"item_title":"生命科学研究のためのナノ量子センサー","item_titles":{"attribute_name":"タイトル","attribute_value_mlt":[{"subitem_title":"生命科学研究のためのナノ量子センサー"}]},"item_type_id":"10005","owner":"1","path":["29"],"pubdate":{"attribute_name":"公開日","attribute_value":"2019-08-16"},"publish_date":"2019-08-16","publish_status":"0","recid":"76488","relation_version_is_last":true,"title":["生命科学研究のためのナノ量子センサー"],"weko_creator_id":"1","weko_shared_id":-1},"updated":"2023-05-15T23:15:04.926307+00:00"}