2015 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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| 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) |
林 智広 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30401574)
矢野 隆章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90600651)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 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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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年度までに確立した原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microscope: AFM)をベースとした光誘起力測定装置を用いて、レーザー照射下における分子認識反応の制御を試みた。具体的には、原子間力顕微鏡探針表面と基板上に修飾した生体分子（ストレプトアビジン、ビオチン）を用いて、分子認識反応の制御を行った。532 nmの励起波長のレーザー光を用い、金属探針と金属基板間に局在表面プラズモンが誘起されやすいラディアル偏光で入射した状態で分子認識反応力測定を行った結果、微小ではあるが12%反応確率が向上した。この原因としては、プラズモン増強効果に起因する電磁気学的な摂動効果と、それにともなう光誘起熱による効果が考えられる。有限要素法による光誘起熱計算を行ったところ、当該のレーザー光強度を照射した際に金属探針と金属基板間に発生する光誘起熱は100度程度まで上昇していることがわかった。
光誘起熱の要因を排除するために、低損失な電磁場共鳴構造であるシリコンナノダイマーの利用を検討した。電磁場解析を行った結果、直径が100 nm～200 nm程度のシリコンナノ粒子を用いれば、光誘起熱の発生を10度以下に抑えながら、100シリコンナノダイマー間に作用する光誘起力を可視域において-200pN(引力)から200pN(斥力)まで制御できること示した。またシリコンナノ粒子間の距離によっても光誘起力の大きさを制御できることがわかった。これにより、金属ナノダイマーではなく低損失なシリコンナノダイマーを用いれば、分子認識反応制御における光誘起力の効果を評価できる見通しが立った。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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