2016 Fiscal Year Research-status Report
Development of the active nano-photonics device for a single molecule detection
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16K13639
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
根岸 良太 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30381586)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノギャップ / 表面増強ラマン散乱効果 / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、タンパク質（DNA）や分子を極限的な単一分子レベルの感度で解析可能なナノ分光技術を開拓する。この目標達成に向けて、ナノスケールで構造を精密制御したギャップ素子からなる表面増強ラマン散乱素子（SERS）の作製技術を開発する。本素子では、ピエゾ機構によりナノギャップ間をナノスケールで駆動させSERSの発生サイトとなるホットスポットを効率的に誘起させる独自のアイディアを導入する。本技術によりSERS発現機構の系統的・体系的な解明を進めると共に、その制御性を極限にまで向上させ、現行技術であるELISA法に対して桁違いの感度向上（一分子レベル）を達成する。
Ｈ２８年度（研究期間初年度）では、以下の項目に対して重点的に研究を進めた。
（１）ナノギャップ構造のSERS素子としての有効性検証；分子の自己組織化単分子膜をレジストとして用いた分子定規法によりナノギャップを作成し、蛍光分子のラマン分光観察によりSERS素子としての有効性を実証した。
（２）ホットスポット効果をもつナノギャップ構造の作製；表面ラマン散乱の増強効果を向上させるため、ギャップのエッジ部分に数nm程度のアンジュレーションを形成したホットスポット構造をもつナノギャップ素子形成プロセスの開拓を進めた。ここで、長さや末端基が異なる２種類の分子を混合した溶液を分子定規の作製に利用した。その結果、数nmのアンジュレーション構造を持つギャップ作製に成功した。
（３）ナノギャップ幅の変調可能なデバイスの作製；本項目では、ナノギャップの幅を変調した際の増強効果を検証するため、柔軟性のあるPEN基板へのデバイス作製を試みた。PEN基板と金属パターンの密着性が低く、ナノギャップ形成プロセスに適合しにくいことが明らかとなった。今後は、密着層の材料探査やナノギャップ形成プロセスの再検討が課題である。
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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
本研究の基盤技術となるナノギャップのSERS素子としての有効性を実証した。
さらに、当初の計画通り、ナノギャップのアンジュレーション構造の形成技術の開拓や、柔軟性基板へのナノギャップ形成プロセス開拓も順調に進んでいる。
以上のことから、概ね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、以下の項目について重点的に研究を進める。
（１）アンジュレーション構造をもつナノギャップのSERS効果検証；前年度、アンジュレーション構造をもつナノギャップ形成プロセスを確立した。今年度は、従来のフラットなエッジ構造をもつナノギャップとの比較により、アンジュレーション構造のホットスポット効果によるSERSの増強度を検証する。
（２）柔軟性基板を用いたＳＥＲＳ素子の作製；柔軟性基板（FENフィルム）への金属パターン形成において、ＡＬＤで作製したHfO2薄膜を密着層として採用することで、この問題を解決する。フィルムの変形によりギャップ間隔が変調するか、走査型原子間力顕微鏡や走査型電子顕微鏡による観察から検証する。変調前後の構造に対してSERSの増強度変化を検証する。
（３）ピエゾ機構の導入；ナノギャップ幅を、よりアクティブに変調できるようにギャップ構造にピエゾ機構を導入する。
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| Causes of Carryover |
実験の進捗にあわせて、試薬など消耗品購入を次年度に回したため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度予算の約60%を消耗品の購入、残りの40%を成果発表のための旅費に当てる計画である。
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