キンギョのウロコ色素結晶での磁場による散乱光消失効果岩坂正和千葉大学大学院工学研究科

第23回　日本生体磁気学会大会 2008年６月12～13日　於　早稲田大学国際会議場キンギョのウロコ色素結晶での磁場による散乱光消失効果岩坂正和千葉大学大学院工学研究科

研　究　概　要 金魚のうろこに含まれ、体色表現に魚類が用いる虹色素胞の内部で光の干渉・反射（構造色）を制御する結晶において、顕著な磁場効果を見いだした。

実　験　方　法 強磁場発生装置（超伝導磁石）の室温ボア空間に顕微観察可能なシステムを構築した。観察対象は自家飼育金魚から採取したウロコ１枚である。鱗をフレームシールチャンバー内に封入しボアに設置し、超伝導コイルの磁場を地磁気レベルから５テスラの間で変化させ、ウロコの磁場中顕微観察を行った。照明光はハロゲンランプを用いた。

5-Tesla superconducting magnet Inside bore Chamber (9 mm x 9 mm 25ml) Magnetic field Bore CCD fiber scope (x 175 and x 400 ) Light CCD image analyzer Fig. 1 Experimental setup for the microscopic in-situ observation of fish scale in the bore of 5-T magnet.

地磁気レベル （B～０テスラ）磁場印加（B ＞約 0.3テスラ）キンギョうろこ　　　　　の端色素胞の塊うろこの溝虹色素胞（内部に反射小板：グアニン結晶体を有する）

金魚の鱗内色素胞のグアニンにおける光散乱が金魚の鱗内色素胞のグアニンにおける光散乱が 0.26テスラ以上の直流強磁場で消光する様子

磁場を０テスラに下げた後、再び光散乱が復活する様子　磁場を０テスラに下げた後、再び光散乱が復活する様子　（発光開始までしばしお待ちください）

~0T 3T 1T 4T 2T 5T Fig 3 (b) Bar, 20 mm

90 ~0T 1T 2T 3T 4T 5T 0 0 100 200 300 Number of chromatophore scattering light in an area of 1.7 x 10-9 [ m2 ] Magnetic field sweep up (a) Time [sec] Fig. 3 Dependence of the numbers of quenched chromatophores on increasing and decreasing magnetic fields in the range of 0 T -5 T.

90 Number of chromatophore scattering light in an area of 1.7 x 10-9 [ m2 ] Magnetic field sweep down 0 0 200 400 600 Time [sec] 5T 4T 3T 2T 1T 0T 0.3T Fig. 4 A time course of the numbers of light scattering chromatophores when the applied magnetic field was changed from 5 T to 0 T.

モデル１　　グアニン結晶板集団の磁場配向 磁場配向グアニン結晶板タンパク質重合体 (microtubules, actin) 色素胞照射光グアニン結晶板が集団で磁場配向することで光散乱方向が変化

モデル２　　グアニン結晶単体の磁場配向 （あるいは結晶板内部構造）キンギョ鱗由来グアニン色素胞細胞コイ鱗由来グアニン M. Iwasaka, J. Appl. Phys. 107, 09B314 (2010); Avital Levy-Lior,et al., Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 320–329

む　す　び　　（展望）板状グアニン結晶は反射率が大変高い光学特性を有していることが知られており、薄膜多層光反射干渉素子としてのグアニン反射板を磁気的に制御することは新しい表示材料の開発等につながると考えられる。

謝　辞 サンキュー！　ベニー！

キンギョの ウロコ 色素結晶での 磁場による散乱光 消失効果 岩坂正和 千葉大学大学院工学研究科