2016 Fiscal Year Research-status Report
フォトニック結晶構造の最適化によるバイオ蛍光計測マイクロシステム
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15K05715
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柳田 保子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10282849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
初澤 毅 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70272721)
朴 チョンホ 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80639146)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ加工 / フォトニック結晶構造 / 光導波解析 / バイオ計測 / マイクロシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、多色蛍光計測用フォトニック結晶チップを製作するために、異なる構造パターンのフォトニック結晶を一枚のガラス基板上に作製し、多種類の蛍光波長光の同時計測について検討した。円孔間隔の影響について詳細検討を行うために、平成27年度より実施中の円孔直径133～532nm、円孔間隔520～728nmまでを適宜組み合わせて製作した8パターンのフォトニック結晶に加え、円孔直径を280nmとし円孔間隔400～550nmを50nmずつ変化させた5種類の構造パターンを新たに組み合わせて設計・製作した。
ガラス基板へ斜め上方より白色光を照射したところ、波長の異なる散乱光が発生し、回折光が放出された様子を観察できた。またガラス基板の下側より白色光を照射し、透過スペクトルを取得したところ、構造パターンの違いに応じて透過光の透過率が変化することが示された。さらにガラス基板の側面より白色光を導入し、ナノ構造パターンより放出される光のスペクトル測定を行ったところ、異なる波長光が放出される様子を観察できた。フルオレセイン蛍光色素から放出される525nmの光をナノ周期構造パターンの側面より導入したところ、円孔間隔520nm、円孔直径280nm効率よく光が放出される様子を得ることができた。
また異なる構造パターンのフォトニック結晶を一枚のガラス基板上に配置するための製作条件について検討を行った。文部科学省「ナノテクノロジープラットフォーム」事業「微細加工プラットフォームコンソーシアム」との連携で、今年度はガラス基板に80nmのSiN膜を蒸着した後の製作条件を検討した。具体的には、パターン描画のためのレジスト膜厚、EB描画のドーズ量、エッチングレート等について詳細データを取得した。SEMとAFM観察により、設計通りのナノ周期構造パターンを安定的に製作するための条件を得ることができたことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度に実施予定として計画していた検討事項について、フォトニック結晶のナノ構造パターンに応じて、放出される光が緑色光から赤色光まで変化することを確認するなど、一通りの結果を得ることができている。
また、生体高分子などの分子計測に用いられることの多い、520nm付近の緑色蛍光を発する蛍光色素の濃度を変化させると、フォトニック結晶構造より放出される光強度も変化する様子を確認できている。これについては平成29年度に詳細検討を行う予定である。これにより、他の蛍光波長光を発する市販品の蛍光試薬を購入し、放出光波長の異なる場合についても同様に検討するための実験条件を設定することができる。
最終年度である平成29年度には、フォトニック結晶領域の大面積化を可能とするナノ構造パターン製作方法について検討を行う予定であり、研究計画の具体的な立案はすでになされている。このように研究実施の見通しは立っているため、自己点検評価を、おおむね順調に進展している、とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度までに設計・製作した13種類のナノ構造パターンのから放出光の光学特性について、特定波長を有する入射光との関係を明確にする。
バイオ分子計測でよく用いられる赤色光、黄赤色光、緑黄色光、黄色光の波長光を、適宜組み合わせて入射光としたときのフォトニック結晶構造と放出光の関係について検討を行う。この結果を元に、バイオ分子に標識されたラベル化蛍光色素の蛍光測定の可能性について検討する。
さらにフォトニック結晶領域の大面積化を可能とする製作方法について検討を行う。フォトニック結晶エリアを数mm×mmへと拡大することを目指し、微細加工プロセスの最適化を行う。また検出分光系について検討する。
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Research Products
(13 results)
