近赤外MEMS SPRセンサ

• Project/Area Number: 18310090
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Microdevices/Nanodevices
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 潔 東大, 情報理工学(系)研究科, 助教授 (10282675)
• Project Period (FY): 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥16,060,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2007: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2006: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000)
• Keywords: SPR / 近赤外光 / MEMS / 表面ナノ構造

Research Abstract

平成18年度は、シリコンを材料としたMEMS構造と近赤外光を用いたSPRセンサの基本特性評価、SPR角検出方法の検討を行なった。
■シリコン構造と近赤外光を用いたSPRの基本特性評価
a)可視光とBK7プリズム、b)近赤外光とBK7プリズム、C)近赤外光とシリコンプリズム、の3つの組み合わせでのSPR曲線を数値計算によって求めた。可視光の波長は630nm、近赤外光は1550nmとした。分解能を評価するための指標として、水を試料としたときのSPRディップの半値幅wを,水とエタノールのSPR角の差で割った値を用いた。その結果、a)では1.60であった値が、b)、c)ではそれぞれ0.072、0.083となり、近赤外光を用いることで高分解能のSPRセンサが実現できることが確認できた。さらに実際にBK7プリズムとシリコンプリズムを用い、水とエタノールを試料として近赤外SPR計測を行った。試料の誘電率変化によって理論通りにSPR角が変化することを確認した。
■角度スキャン機構部および検出方式の検討
入射角走査方法として、ローレンツ力で駆動するフラップを検討した。さらにフラップと小型シリコンプリズムセンサを一体化した小型SPRセンサを実現した。また表面ナノ構造によって励起される1次SPR角がナノ構造のピッチによって制御可能であることを見出し、センサとしての利用方法を提案した。実際にシリコンプリズムSPRセンサの厚さ280μmの金膜表面に、厚さ100nm、ピッチ430nmのグレーティング構造を形成することで、1次SPRを利用したSPRセンサを実現した。

Research Products

• [Journal Article] A Surface Plasmon Resonance Sensor with AV-Shaped Silicon Prism Array (2006)
  • Author(s): Naoko Tsujiuchi, Eiji Iwase, Kazunori Hoshino, Kiyoshi Matsumoto, Isao Shimoyama
  • Journal Title: The 19th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MENS'06) Proceedings Pages: 522-525