2020 Fiscal Year Research-status Report
オンオフ可能なプラズモニックナノ材料を用いた超高感度分子センシング
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20K05280
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
新ヶ谷 義隆 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (40354344)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ラマン増強 / 酸化タングステン / マルチプローブ原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和二年度は酸化タングステンナノロッドによるラマン散乱増強効果のオンオフスイッチングメカニズムを解明するために電解質溶液中において単一酸化タングステンナノロッドの電気抵抗率を４探針原子間力顕微鏡で計測する実験に取り組んだ。電圧印加前のオン状態と電圧印加後のオフ状態でそれぞれ４探針計測を行い電気抵抗率の変化を精密に求めることを目的としている。しかしながら、電解質溶液中ではドリフトの影響が大きく、４探針計測による精密電気抵抗率計測には至らなかった。今後は固体電解質等を用いた大気中での増強効果のオンオフスイッチングを実現し、すでに安定して動作することが確認されている大気中４探針原子間力顕微鏡計測によってオンオフスイッチングのメカニズム解明を行う予定である。
ラマン散乱増強効果のオンオフスイッチングのメカニズム解明を行う上では４探針計測を行う酸化タングステンナノロッドの光散乱、光吸収、ラマン散乱をその場で計測することが重要である。そのため、４探針原子間力顕微鏡システムに532nmCWレーザー、分光器、フォトダイオード、CCD検出器、長作動対物レンズを組み込みその動作を確認した。その結果、シリコン基板上に分散した単一ナノロッドの光吸収、単一ナノロッドのラマン散乱、およびナノロッドに吸着した単一一酸化炭素分子のラマン散乱が４探針原子間力顕微鏡システムで観察可能となった。したがって、電気特性を計測したナノロッドそのものの光散乱特性、ラマン散乱増強特性をその場で計測することができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画ではラマン散乱増強効果のオンオフスイッチングメカニズムを解明するために電解質溶液中において単一酸化タングステンナノロッドの電気抵抗率を４探針原子間力顕微鏡で計測する予定であった。しかしながら、電解質溶液中では、メカニズム解明に重要な電気抵抗率の精密な4探針計測や、伝導異方性計測は困難であるということが判明したため、当初の計画通りには研究は進展しなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸化タングステンナノロッドによるラマン散乱増強効果のオンオフスイッチングを引き起こすのは電解質溶液中におけるプロトンのインターカレーションであると考えている。プロトンのインターカレーションは電解質溶液を用いずともナフィオンなどの固体電解質を用いれば大気中でも引き起こすことが可能である。したがって、今後は溶液中で困難であった4探針原子間力顕微鏡による4探針電気抵抗率計測を固体電解質上の酸化タングステンナノロッドに対して大気中で行いオンオフスイッチングメカニズムに関する研究を行う。
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| Causes of Carryover |
初年度に購入予定であった532nmCWレーザーが当初導入を計画していたものよりも大きく下回る価格で、かつ高性能なものが見つかったため、使用額を抑えることができた。次年度の助成金と併せて、マルチプローブ原子間力顕微鏡による4探針計測に必要となる高純度材料、試薬の購入と研究成果を発表、出版するための費用として使用する予定である。
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