2014 Fiscal Year Annual Research Report
電気信号出力型ナノプラズモニック化学・バイオセンサ
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25288063
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
立間 徹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90242247)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | LSPRセンサ / 局在表面プラズモン共鳴 / プラズモン誘起電荷分離 / 金属ナノ粒子 / 酸化チタン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者らが見出した「プラズモン誘起電荷分離」現象に基づき、屈折率変化を電気信号によって、直接出力できるLSPRセンサを作製することを目的としている。平成２６年度は、センサの感度向上や波長制御を可能にすることを目指した。また、ナノ粒子と酸化チタンとの接触の改善や、センサのマイクロ化についても検討した。
ナノ粒子を酸化チタン薄層で被覆し、それを酸化チタン膜に載せることで、ナノ粒子と酸化チタンの接触が改善できることがわかった。光導電率応答出力センサの場合、未被覆粒子では粒子どうしの接触により実質的に導電率が高くなりすぎて、酸化チタンの導電率変化を観測できないという問題が起こりやすかったが、粒子を酸化チタンで被覆することで、これを抑制できることもわかった。さらに、電極基板への粒子の固定化に伴う感度の低下を抑制でき、感度が実質的に向上する場合のあることが示唆された。これらのことから、こうした粒子がマイクロ化に適することが示唆された。球状粒子のほか、三角プレート状粒子、ロッド状粒子について、酸化チタンによる被覆を行った。これらの粒子を用いることで、センシング波長の制御も可能となる。
また、未被覆のロッド状金ナノ粒子の場合には、ロッド両端に金を析出させてダンベル形状にすることにより、酸化チタンとの電気的接触を改善できることがわかった。さらに、プラズモン共鳴を示す硫化銅ナノ粒子、シリカをコアとする金属ナノシェル粒子などもセンシングに使える可能性があることがわかった。粒子のサイズや異方性などを制御することで、波長や感度を制御することも可能である。
また、計画外ではあったが、研究を進める中で電位走査型LSPRセンサを着想し、その原理を理論面から構築するとともに、実験により実証することもできた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２６年度の主な目的は、感度向上や波長制御、酸化チタンとの接触改善である。感度向上と接触改善は達成し、波長制御はその目処をつけることができた。さらに、マイクロ化についての検討を行い、適切な系を選ぶことができた。加えて、研究を進める中で新たに電位走査型LSPRセンサを着想し、その理論構築と実証を行った。すなわち、全体的には順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
２６年度において、金属ナノ粒子を酸化チタンで被覆することで、感度の向上が可能であることが示唆されたので、まずはこのことについて詳しく調べる。さらに、銀ナノキューブによるセンシングについて検討する。センサのマイクロ化・ナノ化に向け、センサのワイヤ化などを試みる。電位走査型LSPRセンサの性能向上についても検討を行う。
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| Causes of Carryover |
電気化学測定システムと近赤外照射装置の購入を想定していたが、既存装置で評価を行うことができたことに加え、新たに電位走査型LSPRセンサを着想し、その開発も始めたため、これに使用する装置（半導体レーザー等）への切り替えの検討も開始した。そのため、次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度は研究の進捗状況を見ながら引き続き検討を行い、適切な装置購入を行うが、主には近赤外照射装置の購入を想定している。
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