モバイル化ナノギャップによる任意点ラマン散乱光増強

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K05191
• Research Institution: Asahikawa National College of Technology
• Principal Investigator: 兵野 篤 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教 (20554299)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 史典 公益財団法人地球環境産業技術研究機構, その他部局等, 研究員 (10366429) ; 高瀬 舞 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20631972) ; 阿部 薫明 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (40374566) ; 千葉 誠 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (80390384) ; 鈴木 啓太 北海道大学, 工学研究院, 技術職員 (90649146)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 表面増強プラズモン共鳴 / ラマン散乱光測定

Outline of Annual Research Achievements

表面増強ラマン散乱は、微弱なラマン散乱光を増強し測定感度を上げる方法として注目されている。局在表面プラズモン電場による貴金属クラスター近傍での増強は、２つの隣接するクラスター間隙において更に増強されることも知られている。
我々は、この電場増強が可能なクラスター－クラスター構造を、ひとつの微粒子上に構成することで電場増強用のプローブの開発を試みた。テンプレートとして規則性の高いポリスチレン粒子（PS粒子）のコロイド結晶を用い、これに電解めっきによって銀クラスターを析出させることで、PS 粒子表面に電場増強が可能な構造を作成しラマン増強プローブとしての利用可能性を評価した。
200nm径のポリスチレン粒子表面に銀クラスターを析出させてこれを試料とした。電子顕微今日観察の結果、適切な条件においてはポリスチレン粒子表面もしくはその間隙に、10～50nm程度の銀クラスターが析出していることを確認した。
単一の銀クラスターギャップにおける増強を観測するため、3 回めっきした試料中から、FIB 加工によって銀クラスターをその周囲のPS 粒子ごと切り出したものをプローブとして使用した。ビピリジン水溶液中において顕微ラマンによって測定した結果、銀クラスターギャップ近傍において極めて強力な増強効果が観測され、水溶液中では観測不可能なビピリジン由来のラマンピークを検出できた。これらの結果から、実用に供するためのラマン増強プローブを実現した。