2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26246005
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
玉田 薫 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (80357483)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳瀬 雄輝 広島大学, 医歯薬保健学研究院, 助教 (40452586)
田中 大輔 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 助教 (20643729)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン共鳴 / 金属ナノ粒子 / 自己組織化 / メタマテリアル / バイオセンサー / フルカラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年我々はナノサイズの金属微粒子からなる二次元結晶シートを金属基板上に積み上げると、可視域での鮮やかな呈色変化に続き、紫外域に特有の強い吸収バンドが現れる現象を発見した。これは金属微粒子結晶シートのメタマテリアル的性質と、積層によるフォトニックバンド形成の効果によるものと考えられる。これらの独自の研究成果を発展させ、ナノ光デバイスとして具体的な応用例を世界に先駆けて提案するため、プロジェクト初年度である本年度は、以下の研究を遂行した。
1) 紫外吸収バンドの起源解明 金基板上銀微粒子積層膜において現れる強い紫外吸収バンドの起源について、大規模FDTD計算を駆使して明らかにした。この成果について、論文発表の準備を現在進めている。また積層膜の吸収およびプラズモン増強蛍光には指向性があり、平面基板垂直方向が必ずしも最も強いとは限らない。この測定のために、本年度絶対PL量子収率測定装置（浜松ホトニクス）を導入し立ち上げた。
2) 層構造内への欠陥やヘテロ構造の導入 誘電率の異なる銀および金微粒子の局在プラズモン間には電磁気的な結合が生じない。これに対して同種微粒子同士の場合、層間をクロスする３次元の電磁気相互作用が期待される。本年度は粒子間の異なる２種類の銀微粒子シート間の局在プラズモンカップリングについて、実験およびFDTD計算について検証した。その結果、予想した通りプラズモンの多重結合による大きな波長シフトが実験およびFDTD計算の両方で確認できた。
3) 微粒子シートのナノバイオ応用 プラズモンフルカラーを用いて、ビオチンーアビジン相互作用を検出するバイオセンサーデバイスの開発に成功し、これについて論文にまとめた。さらに銀微粒子の細胞毒性について検討した。
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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
目的としていた研究はほぼすべて達成できた。唯一課題として残っているのが、層構造内への欠陥やヘテロ構造の導入法である。基板にナノ加工を施し、場所を規定することに加えて、微粒子積層膜作製法をLB法以外の方法に見直す必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の実績で、特に評判の高かったバイオ応用について、次年度特に注力したい。本年度はフルカラーバイオセンサーの開発を試み成功を得たが、次年度は微粒子シートによる高分解能ナノ界面イメージングに取り組みたい。
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