289大曲 駿Shun OMAGARI鱒渕 友治10Yuji MASUBUCHI蛍光＋原子間力ハイブリッド顕微鏡によるSrAl2O4:Eu2+の応力発光メカニズム解明（2021採択）Investigation of Mechanoluminescence of SrAl2O4:Eu2+ by fluorescence + atomic force hybrid microscopy(Project 2021)多原子アニオン化合物を用いた環境応答発光材料の開発（2022採択）Development of environmental response phosphors using polyatomic anion compounds(Project 2022)多原子アニオンが棒状や平面三角形などの形状をもつことから，単原子アニオン化合物と比較して，多原子アニオン化合物は温度や圧力で特異な構造変化を示す可能性がある．温度や圧力に対する構造変化によって発光特性を制御できれば，新規環境応答発光材料の開発につながる．本研究では，複金属炭酸塩流入し，誘発された神経活動が隣接する細胞へと伝搬することを示した．細胞外多点電位計測によりレーザー照射に伴う神経活動の誘発応答が電気刺激と比べて長時間持続することを見出し，電気刺激法とは異なるメカニズムに基づいて神経活動が誘発されることを明らかにした．Neural networks transmit information via synaptic connections and have functional connections that allow spe-cific populations of neurons to fire synchronously. In this study, we demonstrate that single neurons can be precisely and transiently manipulated with a focused femtosecond laser to control cellular functions in a spati-otemporal manner. When a focused femtosecond laser is applied to a single neuron, transient microperforations in the cell membrane based on multiphoton absorption lead to an influx of extracellular ions that propagate the induced neural activity to neighboring cells. Using multipoint extracellular potential measurements, the evoked response of neural activity to femtosecond laser irradiation lasted longer than that to electrical stimulation, sug-gesting that neural activity is evoked by a mechanism different from that of electrical stimulation.応力発光とは，材料に対して応力を印加した際に発光する現象である．SrAl2O4:Eu2+は応力発光を示す発光材料としての代表例であり，長らく注目されてきた．本研究では，その応力発光のメカニズムを解明するための新しい手法として，原子間力顕微鏡と蛍光顕微鏡から構成されたハイブリッド顕微鏡を用いた単一サブマイクロ結晶の実験を提案した．単一サブマイクロ結晶の発光物性を計測したところ，結晶ごとに発光スペクトルが異なり，しかもこれにサイズ依存性が無いことも明らかになった．また，特に小さい結晶については発光強度が体積に対して非線形に減少することが分かった．続いて，応力発光を観測する為に原子間力顕微鏡で応力印加したところ，応力発光は観測されなかった．一定以下の結晶では応力発光が発現しない可能性があることを見出した．Mechanoluminescence is a phenomenon where luminescence is observed upon mechanical stress. SrAl2O4:Eu2+ is one of the prominent example of material that exhibit mechanoluminescence. In this study, we proposed a hybrid microscope consisting of fluorescence microscope and atomic force microscope to elu-cidate the mechanism of mechanoluminescence at single-submicron crystal level. At single-submicron crystal level, the luminescence spectra differed among the crystals and it was not dependent on the crystal size. The luminescence intensity was not linearly dependent for crystals that were particularly small. When applied a mechanical stress using the atomic force microscope, mechanoluminescence was not observed. It can be hy-pothesized that mechanoluminescence does not occur below certain threshold of crystal size.
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