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AFM探針先端への選択的Au成長技術の確立とナノラマン分光への応用

Research Project

Project/Area Number 15J07791
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic industrial materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

板坂 浩樹  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,170,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsTERS / Gold nanostructures / Electroless deposition / 先端増強ラマン散乱 / 無電解成長 / 金ナノ構造 / シリコン / 原子間力顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、我々が過去に報告したシリコン表面での金ナノ構造の局所選択的無電解成長法を利用した、チップ増強ラマン散乱(TERS)用の新規探針作製手法に関するものである。本手法は、市販のシリコン製原子間力顕微鏡(AFM)探針先端に集束イオンビーム(FIB)を照射した後、塩化金酸(III)水溶液に浸すことで探針の先端のみに金ナノ構造を成長させることができる。このような探針は、従来TERSに用いられてきた探針に比べて、可視域の光でより効果的な局在表面プラズモン共鳴の励起が可能であることから、TERS測定における空間分解能やラマンシグナルの増強度の向上が期待できる。当該年度における研究成果は下記とおりである。
1、探針作製手法の改良
上記の作製手法では、シリコン製AFM探針先端へのFIBの照射によって先端部が破損しやすくなり、探針作製の再現性に問題があった。そこで、あらかじめFIBで鋭利な先端を予め切り落とすことで探針先端の強度を確保し、探針作製の再現性を改善した。また、得られた探針はTERS測定において、サンプルとの接触を数千回繰り返しても先端に破損や変形が見られず、イメージング等の測定に十分な強度を有していることを確認した。本手法に関して特許を1件出願し、国際会議で1件の発表を行った。
2、ラマンシグナル増強の金ナノ構造サイズ依存性
100 nm~1 umの金ナノ構造を先端に持つ探針を用いて、波長633 nmの励起光を用いて金薄膜上のカーボンナノチューブのTERS測定を行い、ラマンシグナル増強の金ナノ構造サイズ依存性を調べた。その結果、100~200 nmのサイズでは安定的にラマンシグナルの増強が確認されたのに対して、500 nm以上のサイズではほとんど増強が見られなかった。このことから、100~200 nmの金ナノ構造がこの系において最適なサイズであることが明らかになった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Molecular dynamics simulation of the Soret effect in a CaSiO<sub>3</sub> glass melt2017

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu, Hiroshi Kato, Masayuki Nishi Daisuke Hanakawa, Kohji Nagashima, Heidy Visbal, Hiroki Itasaka, Masaaki Sakakura, Yasuhiko Shimotsuma, Kiyotaka Miura, Kazuyuki Hirao
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 125 Issue: 3 Pages: 180-184

    • DOI

      10.2109/jcersj2.16187

    • NAID

      130005401721

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Growth of Nanogold at Interfaces between Locally Induced Naked Silicon Surfaces and Pure HAuCl4 Solutions2016

    • Author(s)
      Hiroki Itasaka, Masayuki Nishi, Masahiro Shimizu, Kazuyuki Hirao
    • Journal Title

      Journal of the Electrochemical Society

      Volume: 163 Issue: 14 Pages: D743-D746

    • DOI

      10.1149/2.0261614jes

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Silver Growth on AFM Tip Apexes from Silver Nitrate Solutions Triggered by Focused-Ion-Beam Irradiation2016

    • Author(s)
      Masayuki Nishi, Daisuke Teranishi, Hiroki Itasaka, Masahiro Shimizu, Kazuyuki Hirao
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 1 Issue: 25 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1557/adv.2016.415

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 金ナノ構造の局所選択的無電解成長によるナノラマン分光探針の作製2017

    • Author(s)
      板坂浩樹、西正之、清水雅弘、奥野義人、柏木伸介、中庸行、平尾一之
    • Organizer
      公益社団法人日本セラミックス協会2017年年会
    • Place of Presentation
      日本大学駿河台キャンパス(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Focused ion beam-enabled electroless deposition of nanogold on the apex of AFM probes and tip-enhanced Raman imaging2016

    • Author(s)
      Hiroki Itasaka, Masayuki Nishi, Masahiro Shimizu, Yoshito Okuno, Shinsuke Kashiwagi, Nobuyuki Naka, Kazuyuki Hirao
    • Organizer
      RSC Tokyo International Conference 2016
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉市)
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electroless deposition of nanogold at the silicon AFM tip apex for tip-enhanced Raman spectroscopy2016

    • Author(s)
      Hiroki Itasaka, Masayuki Nishi, Masahiro Shimizu, Yoshito Okuno, Nobuyuki Naka, Kazuyuki Hirao
    • Organizer
      NFO-14
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(浜松市)
    • Year and Date
      2016-09-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Area-Selective Electroless Deposition of Gold Nanostructures with Various Morphologies on Silicon Assisted by Focused Ion Beam Irradiation2016

    • Author(s)
      Hiroki Itasaka, Masayuki Nishi, Masahiro Shimizu, Kazuyuki Hirao
    • Organizer
      229th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      San Diego (USA)
    • Year and Date
      2016-06-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SiC基板表面での局所選択的無電解Auナノ構造成長2016

    • Author(s)
      板坂浩樹、西正之、清水雅弘、平尾一之
    • Organizer
      公益社団法人日本セラミックス協会 2016年年会
    • Place of Presentation
      東京都新宿区西早稲田キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 集束イオンビーム照射Si表面における無電解Auナノ構造成長2015

    • Author(s)
      板坂浩樹、西正之、清水雅弘、平尾一之
    • Organizer
      日本化学会秋季事業 第5回CSJ化学フェスタ2015
    • Place of Presentation
      東京都江戸川区船堀タワーホール
    • Year and Date
      2015-10-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Area-selective electroless deposition of gold on AFM tip apexes for tip-enhanced Raman spectroscopy2015

    • Author(s)
      Hiroki Itasaka, Masayuki Nishi, Masahiro Shimizu, and Kazuyuki Hirao
    • Organizer
      Single-Molecule Microscopy and Spectroscopy: Faraday Discussion
    • Place of Presentation
      The Royal Society of Chemistry, Burlington House, London, United Kingdom
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規無電解法によるSi基板局所表面へのAuナノ構造成長2015

    • Author(s)
      板坂浩樹、西正之、清水雅弘、平尾一之
    • Organizer
      第 10 回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • Place of Presentation
      京都府宇治市京都大学宇治キャンパス
    • Year and Date
      2015-07-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 探針の製造方法及び探針2016

    • Inventor(s)
      西正之、平尾一之、寺西大介、板坂浩樹、奥野義人、中田靖、中庸行
    • Industrial Property Rights Holder
      京都大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-06-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ラマン散乱光測定装置、探針及び探針の製造方法2016

    • Inventor(s)
      板坂浩樹、西正之、平尾一之、奥野義人、田中靖、中庸行こ
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人京都大学、株式会社堀場製作所及び、同左
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-050026
    • Filing Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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