2020 Fiscal Year Annual Research Report
broadband and highly sensitive metallic ion sensing based on plasmon nanofocusing
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19K22109
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
VERMA Prabhat 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60362662)
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2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズモン / 吸収スペクトル / 金属イオン / センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、プラズモン超集束の広帯域性を活かして高感度・広帯域な金属イオンセンシング技術を創出することを目的としている。
昨年度は、プラズモン超集束の広帯域性に関する基礎研究から、実際の広帯域センシングの原理実証までを遂行した。本年度は、センシングデバイスとして実装するための要素技術の開発を行なった。
原理実証の段階で、広帯域性なプラズモン超集束を用いることによって、異なる吸収波長を持つ様々な物質を同時検出できることを実証できたが、合わせて多量のノイズによって高い検出感度が得られないことも確認された。このノイズ源を検証した所、プラズモン超集束を誘起する金属テーパー構造の僅かなドリフトが、大きなノイズを生み出していることを見出した。このドリフトは、外的振動や温度揺らぎなど様々な要因で引き起こされるが、特に検出試料溶液をセンサーに滴下する際の振動が大きな要因の一つであった。そこで、センサー上の溶液に滴下するのではなく、静的に注入する装置を開発した。試料をセンサー溶液に注入することによって、振動ノイズを大幅に低減できることを見出した。デバイス実装へつながる重要な改良であると考えている。本研究を通して、広帯域なセンシングを実現できることを実証でき、原理的には高い検出感度が得られることも分かっているため、デバイス実装の過程でドリフトなど様々な機械的課題を解決できれば、高感度・広帯域な金属イオンセンサーを創出できると考える。特に、現在はラボベースの大型な装置でセンシングを行なっているため、製品化を見据えた小型化などを図ることにより、相対的にドリフト量も大きく低減されると考える。
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