2013 Fiscal Year Annual Research Report
金属ナノ粒子複合体の光機能デザインと超高感度センサ応用
| Project/Area Number |
23655072
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
床波 志保 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (60535491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯田 琢也 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (10405350)
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| Keywords | 生体分析 / バイオセンサ / 金属ナノ粒子 / ナノ構造体 / 光機能 |
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| Research Abstract |
最終年度は、これまでに得た知見を基に、局在表面プラズモン(LSP)の協力現象を利用した線形・非線形の光バイオセンサ開発に関する研究を行った。銀ナノ粒子固定化ビーズおよび金ナノロッドにDNAを表面修飾し、これらの混合液にターゲットDNAを添加して光散乱スペクトルの変化を調べた。その結果、表面修飾したDNAと相補的なDNAをターゲットとして添加すると近赤外域では光散乱が増強し、逆に紫外域では減少することが分かった。EDXによる組成分析も行い、金ナノロッドがターゲットDNAを介して高密度に上記ビーズ上に固定化されていることを確認した。また、前年度に開発したクラスターDDA法を用いた理論解析を行い、金ナノロッドの長軸方向のLSPの集団モードの協力現象が近赤外域における増強の主な原因であり、一方で紫外域のインターバンド遷移が協力現象で強め合って銀ナノ粒子のLSPの集団モードと打ち消し合うことで紫外域での減少が生じる可能性を示した。また、ミスマッチDNA添加時にはほとんど変化が無いことから、異種DNAの検出に成功したと考えられる。また、検出感度の理論限界を見積ったところamol～zmolの微量DNAを白色光で検出できる可能性も分かった。さらに、非線形光学応答の一例として、バインダー分子の長さを変えて作製した銀ナノ粒子固定化ビーズのラマン散乱特性も調べた。分子サイズが小さな場合ほど強いラマン散乱が得られ、銀ナノ粒子間にナノギャップが形成されて局在光電場の顕著な増強が起こっている可能性を明らかにした。また、銀ナノ粒子間の距離が数nm程度になると2～3ケタほどの電場増強が起こることを理論的にも確認し、実験との整合性を確認した。一方、同様の系で赤外光照射によるタンパク質の熱凝固反応も確認しており、もう一つの目標だったナノ・マイクロ空間での光検出型温度センサ開発のための重要な知見も得た。
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[Journal Article] Selective Optical Assembly of Highly Uniform Nanoparticles by Doughnut-Shaped Beams2013
Author(s)
S. Ito, H. Yamauchi , M. Tamura, S. Hidaka , H. Hattori, T. Hamada, K. Nishida, S. Tokonami, T. Itoh , H. Miyasaka, T. Iida
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Journal Title
Scientific Reports (Nature Publishing Group)
Volume: 3
Pages: 3047(1-7)
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Theory for Bio-inspired Optical Manipulation under Fluctuations
Author(s)
T. Iida, M. Tamura, S. Hidaka, H. Hattori, T. Hamada, K. Nishida, S. Tokonami, T. Itoh, H. Yamauhi, H. Miyasaka, S. Ito
Organizer
Optical Manipulation Conference'14
Place of Presentation
Pacifico Yokohama
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[Presentation] Selective assembly of microstructures of plasmonic nanorods with radiation pressure
Author(s)
S. Ito, H. Yamauchi, M. Tamura, S. Hidaka, H. Hattori, T. Hamada, K. Nishida, S. Tokonami, T. Itoh, H. Miyasaka, T. Iida
Organizer
Optical Manipulation Conference'14
Place of Presentation
Pacifico Yokohama
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