京都大学化学研究所 水落憲和 教授、藤原正規 同特定研究員、大木出 同研究員と、株式会社ダイセルとの共同研究グループは、独自に開発したシリコン-空孔（SiV）中心を含む爆轟（ばくごう）ナノダイヤモンド(SiV-DND)を用いて温度計測の実証に成功しました。今回用いたナノダイヤモンドの粒径は20 nm程度で、これまで温度計測が報告されているナノダイヤモンドの中で世界最小径です。
　細胞内などの微小な領域を計測できる温度センサとして、ナノダイヤモンド中の発光中心が注目されています。結晶中に存在する不純物や欠陥の中には、光照射すると発光する発光中心と呼ばれるものがあり、それらは構造に応じて様々な発光波長や特性を持ちます。ナノダイヤモンド温度センサとしては、発光中心の中でも窒素-空孔（NV）中心が盛んに研究され、高い温度感度が実証されていますが、高感度温度計測には可視光とマイクロ波の両方を照射する必要がありました。一方、SiV中心は鋭い発光スペクトルを示し、ピーク波長などの温度依存性を利用することで、光のみで温度変化を感度よく検出できるという応用上重要な特長があります。しかし、これまでSiV中心を用いた温度計測での最小粒径は200 nmでした。近年、株式会社ダイセル、京都大学、およびその他研究機関により、大量に合成可能な爆轟法によって、SiV中心を含む1桁nmサイズのナノダイヤモンドを効率的に合成することに成功しました。今回、構築した温度精密制御装置を用い、ナノレベルの微小なSiV-DNDの高感度温度センサとしての有用性を実証しました。今後は、ナノダイヤモンドの特長を活かし、生命科学分野等での応用が期待されます。

●用語解説●

爆轟法：爆薬（TNTとRDXの混合物）を密閉した状態で起爆させることで、爆発時に得られる高温高圧環境を利用し、爆薬を構成する炭素原子から瞬時にナノダイヤモンドを生産する方法。ナノダイヤモンドの主要な合成方法の一つで、もう一つの主要な合成方法（高温高圧法で合成したマイクロダイヤモンドを破砕して小さくする方法）と比較して小粒径のナノダイヤモンドを安価に大量生産できる点が特徴。

透過電子顕微鏡：電子線を試料に照射して対象を観察する顕微鏡。通常の光学顕微鏡では光（ランプ光、レーザー光）が照射源なのに対して、電子線を照射源に用いる。高エネルギーで電子を加速するため比較的大型装置が必要だが、通常の光学顕微鏡と比べて遥かに高い空間分解能が得られる。

共焦点レーザー顕微鏡：レーザー光を試料の特定範囲に集光し、その位置からの発光のみが通過できるようなピンホールを検出器前に配置した光学顕微鏡。試料位置もしくはレーザー光の入射角を掃引することで２次元画像や3次元画像が得られる。通常の光学顕微鏡と比較して高い信号/ノイズ比と優れた空間分解能を持ち、細胞等の生体試料の観察にも利用される。