2013 Fiscal Year Annual Research Report
局在表面プラズモン誘起力の実空間計測と生体分子揺らぎ制御への応用
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25286030
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
原 正彦 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (50181003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 隆章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90600651)
林 智広 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30401574)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノバイオ / 光ピンセット / 原子間力顕微鏡 / ナノフォトニクス / プラズモニクス |
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| Research Abstract |
本年度は、金属ナノ探針と基板上の金属ナノ粒子間にレーザー光を照射した際に生じるプラズモン増強光誘起力の基礎特性（力と作用領域）を測定するシステムを構築した。具体的には、表面プラズモンポラリトンを誘起するためのレーザー入射光学系を設計・作製し、10pN程度の高い力検出感度を有するフォーススペクトル測定用AFMシステムに組み込んだ。フォースカーブ測定時の金属探針-金属ナノ粒子間距離の制御とプラズモン励起用のレーザー光のON/OFF制御を同期させ、レーザー照射時と無照射時の力の差分を計測しながらフォースカーブ測定を行い、プラズモン増強光誘起力のみを選択的に自動計測する手法を開発した。また、大気中では水の凝着層の存在によって凝着力がプラズモン増強光誘起力の検出を妨害するため、溶液中で測定を行えるシステム環境を構築した。本装置を用いて光誘起測定を行った結果、金ナノ探針と金ナノ粒子の距離が数十nmの領域でプラズモン増強光誘起力が作用していることがわかった。この光誘起力の強さは、入射するレーザー光の波長、金ナノ粒子のサイズによって異なった。本成果をまとめ、論文発表する予定である。
分子認識反応を制御可能な十分強い光誘起力を発生させるために、ダイポールナノアンテナ構造の設計と作製を行った。アンテナ構造のアンテナ長およびギャップサイズを制御することによってプラズモン共鳴波長をチューニングし、ギャップの近傍で電場増強度が最大になるアンテナ構造を最適化した。今後は、このアンテナ構造を用いて分子認識反応の制御を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載した通り、本年度の課題であったプラズモン増強光誘起力測定システムを構築し、その有効性を実証することができたため。さらに、当初の予定よりも進展して、分子認識制御可能な光誘起力を発生させる金属ナノ構造の設計・作製・評価を行うことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに構築したプラズモン増強光誘起力測定システムを用いて分子認識反応制御をおこなう。プラズモン増強光誘起力によって力学摂動を加えたときの分子認識反応ポテンシャルの変化を測定し、分子認識反応における光誘起力の寄与を解析する。分子認識反応の反応時間依存性も測定し、分子認識反応への光誘起力の時空間的寄与を解明する予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
プラズモン励起用レーザーが当初予定より安く購入できたため
頻繁な交換使用が必要となる原子間力顕微鏡用カンチレバーの購入費に充てる予定である。
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