2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Single Particle Potential-Scanning Plasmonic Sensors toward Three-Dimensional Mapping
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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 |
本研究では、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した。
29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、異なる複数の粒子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た。このとき、単一粒子の散乱ピーク波長は、溶液の屈折率とほぼ比例関係にあった。また、透明電極の電位を変化させると、線形に変化することがわかった。電位ピーク波長も、屈折率とほぼ線形の関係にあることがわかった。
一方、金ナノロッドのダイマーは、単一の金ナノロッドよりも散乱ピークが長波長側で観測されることがわかった。また、屈折率依存性（屈折率感度）は、単一ナノロッドよりもナノロッドダイマーの方が高いことがわかった。有限差分時間領域法（FDTD法）によるシミュレーションにより、単一ナノロッドの他、I型、II型、T型、L型などの配置のナノロッドダイマーの挙動を調べた結果、実験により観測されたナノロッドダイマーの挙動は、L字型に配置されたナノロッドダイマーの挙動に近いことが明らかとなった。
これらの結果から、各粒子をセンサー素子として、その電位走査スペクトルを2次元的に取得して評価できることがわかった。原理的には、単一波長光の照射と散乱強度の2次元測定により、2次元的なセンシングが可能である。あるいは、種々の異なる粒子に対して同時に測定を行うことで、その感度などの違いを個別に評価できることがわかった。
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