2018 Fiscal Year Annual Research Report
近赤外SPRを利用した電気化学－光ファイバーセンサーの開発と環境分析への応用
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16H02976
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
倉光 英樹 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (70397165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅原 一晴 前橋工科大学, 工学部, 教授 (30271753)
田口 明 富山大学, 研究推進機構 水素同位体科学研究センター, 講師 (40401799)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分光電気化学 / 光ファイバー / 局在表面プラズモン共鳴 / 金ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気化学-SPR法は表面プラズモン共鳴（SPR）の高感度屈折率検出能に電気化学反応による選択性と備えた分析法である。本研究では，金ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴（LSPR）法と電気化学法を融合し，光ファイバーに展開した電気化学-LSPR光ファイバーセンサー開発し，その性能向上と応用の模索を試みている。
本年度は，本センサーの特徴である分光器を必要としない単一波長での電位走査による屈折率測定に関して，センサーの性能評価を実施した。また，LSPRの屈折率に対する感度はナノ粒子の大きさや形状によって変化することが知られているため，異なる形状の金ナノ粒子を調製し，それらを修飾することでセンサー感度の向上を試みた。単一波長測定では球状金ナノ粒子（直径約40 nm），金ナノロッド粒子（縦横比3.2）を修飾してセンサーを作製し，電位走査による電気化学-LSPR応答を測定した。その結果，特定の波長において吸光度が極大となる電位（ピーク電位）が得られ，屈折率に対して良好な直線性を示した。エタノールおよびスクロース溶液の屈折率変化に対するセンサー感度は球状金ナノ粒子を修飾したセンサーにおいて検量線の傾きから，それぞれ43 V/RIU，13 V/RIUであり，金ナノロッド粒子を修飾したセンサーにおいては，それぞれ30 V/RIU，22 V/RIUであった。スクロースの測定では金ナノロッド粒子をセンサーに用いることで約1.6倍の感度上昇が得られた。また，酸化還元に基づく屈折率変化の検出においても，金ナノロッド粒子（縦横比6.8）を用いることで，球状金ナノ粒子を修飾したセンサーと比較して約8倍の感度の向上が得られた。
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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
綿密に立案した研究計画に従い，センサーの開発部分，および，高感度化に関する成果が得られた。更なる高感度化を果たすためには，センサーの電位窓の拡大が必要であることが，今後の課題として残っているが，これをクリアーすることができれば，本センサーの有用性はさらに高まるものと期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の3点について検討を進めたいと考えている。
1．測定の簡便性を向上させるためのセルの設計と作製。
2．アスペクト比の高い金ナノ粒子を利用し，センサーの高感度化を果たすために，電位窓の拡大を電極材料と電解質溶液の両面から検討する。
3．金ナノ粒子に生体分子を修飾したセンサーを作製し，本センサーの応用範囲の拡大を試みる。
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