Fabrication and integration of nano-structured optical devices for strong photons-molecules coupling fields

2009 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Strong Photons-Molecules Coupling Fields for Chemical Reactions
• Project/Area Number: 19049016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: NISHII Junji National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 電子科学研究所, 教授 (60357697)
• Project Period (FY): 2007 – 2010
• Keywords: 表面プラズモン共鳴 / 蛍光顕微鏡 / 増強蛍光 / ナノインプリント

Research Abstract

表面プラズモン共鳴場やエキシトンのエネルギーによって化学反応に関わる微弱な信号光を高感度に検出したり、界面での化学反応そのものを制御できる可能性がある。その様なエネルギーの局在化には、回折格子、フォトニック結晶、極微導波路等の利用が有望である。我々はこれまでに、金薄膜の表面プラズモン共鳴場を利用した人工生体膜(脂質膜)の高感度蛍光検出や、シリコンナノ粒子の局在エキシトンを使った希土類イオンの高効率発光等の研究に取り組んできた。
本研究では、金属薄膜表面に形成されるプラズモンエネルギーと波長レベル以下の周期構造とを組み合わせた、化学反応に関わる微弱信号の高感度検出あるいは信号増幅のための素子化技術について検討することを目的とする。特に、回折格子上で表面プラズモン共鳴(SPR)を励起場として発生させ、その界面の蛍光分子を励起させる表面プラズモン励起増強蛍光分光(SPFS)の開発と応用に関する研究を実施している。

Research Products

• [Journal Article] Tailored plasmonic gratings for enhanced fluorescence detection and microscopic imaging, Adv. (2010)
  • Author(s): X.Q.Cui, K.Tawa, H.Hori, J.Nishii
  • Journal Title: Funct.Mater. 20 Pages: 546-553
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced fluorescence microscopic imaging by pasmonic nanostructrues: from 1D grating to 2D nanohole array (2010)
  • Author(s): X.Q.Cui, K.Tawa, K.Kintaka, J.Nishii
  • Journal Title: Adv. Funct.Mater. 20 Pages: 945-950
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Duty ratio-dependent fluorescence enhancement in Ag-coated grating-coupled surface plasmon polaritons (2009)
  • Author(s): X.Q.Cui, K.Tawa, H.Hori, J.Nishii
  • Journal Title: Appl. Phys.Lett. 95 Pages: 133117-1-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Keiko Tawa, Hironobu Hori, Kenji Kintaka, Kazuyuki Kiyosue, Yoshiro Tatsu, Junji Nishii
  • Journal Title: Opt.Exp. 16(13) Pages: 9781-9790
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Grating coupled surface plasmon resonance enhanced fluorescence and its application for cell observation (2009)
  • Author(s): X.Q. Cui, K. Tawa, J. Nishii
  • Organizer: MRS Fall Meeting Symposium, Proceedings
  • Place of Presentation: Boston
  • Year and Date: 2009-12-03
• [Presentation] 100-Fold Enhancement of Fluorescence Imaging by Two-Dimensional-Grating-Coupled Surface Plasmon Resonance (2009)
  • Author(s): Kenji Kintaka, Xiaoqiang Cui, Keiko Tawa, Junji Nishii
  • Organizer: Advances in Optical Materials (AIOM) part of the Fall OSA Optics & Photonics Congress
  • Place of Presentation: San Jose(Post Deadline Paper)
  • Year and Date: 2009-10-15
• [Presentation] 6th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication Taipei (2008)
  • Author(s): Keiko Tawa, Hironobu Hori, Kenji Kintaka, Kazuyuki Kiyosue, Yoshiro Tatsu, Junji Nishii
  • Place of Presentation: Taiwan
  • Year and Date: 2008-06-11
• [Book] プラズモンナノ材料の新技術 (2009)
  • Author(s): 田和圭子、西井準治
  • Total Pages: 6
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] ナノインプリントの最新技術と装置・材料・応用、第8章2節、ガラス成型の応用 (2008)
  • Author(s): 西井準治
  • Total Pages: 9
  • Publisher: フロンティア出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/photocontrol/
• [Patent(Industrial Property Rights)] プラズモン共鳴蛍光を用いた生体分子相互作用検出装置及び検出方法 (2009)
  • Inventor(s): 田和圭子、田口隆久
  • Industrial Property Rights Holder: 産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特許・4370383
  • Filing Date: 2009-09-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 周期構造を有するマイクロプレート、並びに、それを用いた表面プラズモン励起増強蛍光顕微鏡、蛍光マイクロプレートリーダーおよび特異的な抗原抗体反応の検出方法 (2008)
  • Inventor(s): 田和圭子、西井準治、金高健二、堀博伸、達吉郎
  • Industrial Property Rights Holder: 産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特許・特願2008-268112
  • Filing Date: 2008-10-17