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電子線による高電界生成に基づくバイオマニピュレーションのためのナノ流体制御
(Nanofluid Control for Biomanipulation Based on Generation of High Electric Field Using an Electron Beam)

宮廻 裕樹

(指導教員:満渕 邦彦 教授,星野 隆行 講師/システム情報第七研究室

研究概要

本研究では,電子線照射による高電界生成現象を利用した新たなナノ流体制御法を提案した.はじめに電子線の物理的作用から生じる流体現象の物理モデルを提案し,数値シミュレーションおよび実験から電子線照射によって電気浸透流が生じることを示した.また,電子線スキャンによって電界を2次元的に制御することで,ナノ粒子や細胞の輸送制御およびナノ粒子の濃度パターニングが可能であることを示した.電子線の波長(ド・ブロイ波長)は非常に小さいことから,本研究で提案した流体制御法により,ナノメートルスケールでの化学種輸送の実現や,1細胞解析のための化学的刺激法などへの応用が期待される.

Abstract

In this study, we proposed a new control method for nanofluidics using a highly focused electric field of an electron-beam (EB). First, we proposed a physical model for EB-induced fluid flow. Next, we showed that EB irradiation was able to generate electroosmotic flow in liquid samples by numerical simulations and experiments. Finally, we demonstrated manipulation of a single nanoparticle and a single cell, and concentration patterning of nanoparticles by controlling EB-induced electrostatic field two-dimensionally. Considering the wavelength of electron-beam is much shorter than that of the light beam, we expect that our manipulation technique will achieve the spatio-temporal control of chemical transport at a nanometer scale, and will be applied to chemical stimuli for single-cell analysis.
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