2016 Fiscal Year Research-status Report
３次元マッピングに向けた単一粒子電位走査型プラズモンセンサの開発
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16K14017
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
立間 徹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90242247)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズモン共鳴 / 化学センサ / ナノ材料 / 2次元マッピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２次元配置した金属ナノ粒子をプラズモンセンシングに用い、２次元マッピングを行うことを目的とした。従来の照射波長走査を行うものではなく、単一波長光の照射下において、ナノ粒子の電位を走査するタイプのセンサとすることで、屈折率変化の簡便な2次元マッピングを可能にすることを目指す。
28年度は、金ナノロッド（棒状金ナノ粒子）を合成して透明電極上に分散させて、単一粒子からの散乱光スペクトルを暗視野顕微分光法にて取得したものを解析した。その結果、ナノ粒子群（アンサンブル）を用いた場合と類似したスペクトルを示すことがわかった。試料を浸漬する溶液の屈折率を高くした場合には、屈折率変化に概ね比例して、ピーク波長の長波長側へのシフトが見られた。種々の電極電位において同様の測定をしたものについて、散乱スペクトルの電位依存性を調べると、電位が正側へとシフトするにしたがい、散乱ピーク波長が長波長側へとシフトすることがわかった。やはりナノ粒子群を用いた場合と同様に、そのシフトは概ね線形であった。解析により、適切な一定照射波長において電位を走査した場合、ピークが得られることがわかった。また、浸漬する溶液の屈折率を高くすると、ピーク電位は負側へとシフトすることがわかった。ピーク電位シフトと屈折率変化とは概ね比例関係にある。このように、粒子群を用いた場合と同様の挙動が見られることがわかった。また、ナノ粒子のアレイを作製し、粒子群としての光学特性などを調べた。
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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
計画通り、単一金属ナノ粒子からの散乱光スペクトルを暗視野顕微分光法にて取得でき、ナノ粒子群を用いた場合と類似したスペクトルを示すことがわかった。屈折率依存性についても調べることができた。電極電位依存性についても調べることができた。電位感度を評価することができ、電位走査による測定も行うことができた。ピーク電位と屈折率の相関についても調べることができた。粒子の形状等に対する依存性は調べることができていないが、粒子アレイの作製ができており、これらを総合的に考えて、十分順調に進行しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
異なる複数のプラズモン共鳴金属ナノ粒子（金ナノロッドなど）の単一粒子散乱スペクトルを取得し、屈折率依存性、電位依存性などについて詳しく調べる。異なるサイズまたは形状の金属ナノ粒子（ナノ粒子ダイマーなどを含む）について調べ、その挙動の違いについて明らかにする。たとえば、単一ナノ粒子の散乱ピーク波長と屈折率感度の相関、散乱ピーク電位と屈折率感度の相関などについて検討する。単一ナノ粒子電位走査型センシングにおいて、どのようなタイプのプラズモン共鳴金属ナノ粒子が屈折率感度等の観点から有利であるか、明らかにする。有限差分時間領域法（FDTD法）などを併用して解析を行う。また、2次元金属ナノ粒子アレイ（またはアンサンブル）の測定を行い、2次元マッピングの可能性について検討・評価する。3次元マッピングを行う場合の走査用チップの形状についても検討を行う。
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