| Project/Area Number |
22K18958
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
HAYAZAW NORIHIKO 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90392076)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | グースヘンシェンシフト / 近接場光学 / 表面プラズモン / 近接場 / 単一分子計測 / 表面プラズモン共鳴 / センサー |
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| Outline of Research at the Start |
物質界面での屈折率変化に敏感なグースヘンシェンシフトによるビーム位置のシフトを散乱型近接場顕微鏡により1ナノメートル精度で検出し、単一分子感度計測手法を開発する。金薄膜表面での表面プラズモン共鳴によって誘起される角度グースヘンシェンシフトは、検出器までの距離を制御することでサブミリメートルオーダーに達する巨大シフト量を達成できる。このサブミリメートルオーダーのシフト量を近接場顕微鏡により1ナノメートル精度で計測し、単一分子の界面吸着に伴う微少な屈折率変化を角度グースヘンシェンシフトにより検出する。本手法は、近年需要の高まっているウイルス計測を含め、全く新規かつ汎用性の高い分析手法となる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this project, we will integrate near-field detection for the first time in the world in a refractive index sensor based on Angular Goos-Hanchen Shift (A-GHS), a new analysis method, and improve the sensitivity expressed in molar concentration. We have developed a new method with the aim of innovatively improving this and making it possible to express the sensitivity at the number-of-molecules level. In FY2022, we upgraded the previously developed A-GHS system at room temperature and atmospheric pressure so that it can measure in a liquid environment with biosensor applications in mind, and develop a cell for a liquid environment using PDMS. In FY2023, we designed and developed a method to detect weak near-field components from extremely strong background light with high efficiency by lock-in detection of the near-field scattered light of the A-GHS beam.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
センサー感度は「ナノモル」や「ピコモル」等のモル濃度で議論されることが多い。高感度を示すよう聞こえるが、分子数で表記すると、10^11~10^14個という途方もない数である。本課題では、角度グースヘンシェンシフト (Angular Goos-Hanchen Shift: A-GHS）に基づく屈折率センサーにおいて、近接場検出を世界で初めて融合させ、モル濃度で表現されていた感度を分子数レベルの感度表記で可能とする。究極的に１分子感度の達成を目指しており、本分析手法は、昨今のSARS-CoV-2といったウイルス検出需要に応えるだけでなく、あらゆる分子種に対して適応できる汎用性の高い手法となり得る。
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