Development of tunable gold nanostructures for novel nanopore devices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01736
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Mitomo Hideyuki 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50564952)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196) ; 矢野 隆章 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (90600651)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 表面プラズモン共鳴 / 金ナノ粒子 / 可動型ナノ構造 / 分子検出

Outline of Final Research Achievements

In this study, we worked on the development of a surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate for highly sensitive detection of biopolymers using the surface plasmon resonance exhibited by gold nanostructures under irradiation with light of a specific wavelength. According to our original technique of "the gap distance control of metal nanostructures using hydrogel", we newly prepared self-assembled films composed of triangular-shaped gold nanoplates and attached them to the thermo-responsive hydrogel. Furthermore, we developed a new approach to introduce analyte molecules into the nanogap structures, resulting in a highly sensitive SERS measurement system that is enough to obtain Raman scattering signals from a single protein molecule.

Free Research Field

ナノ材料化学　（総合理工　ナノ・マイクロ科学）デバイス関連化学　（化学　材料化学）

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属のナノ構造体は局在表面プラズモン共鳴と呼ばれる特異な光学現象を示す。この局在表面プラズモン共鳴を利用することで、高感度なバイオセンシング基材の開発が可能になる。本研究では、金属ナノ構造体の作製とその構造体の制御技術を構築した。さらに、測定対象物質をナノ構造体に導入する新しい方法も開発した。その結果、タンパク質１分子を同定可能な高感度デバイスの作製に成功した。本技術は、１滴の液体から様々な生体物質の検出を可能し、簡便なヘルスチェックシステムの構築により、人々の健康管理に貢献するものになると期待される。