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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Probing single bio-moleculer functions using advanced vibrational spectroscopies

Research Project

Project/Area Number 26706006
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

矢野 隆章  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90600651)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsプラズモニクス
Outline of Annual Research Achievements

電場増強度を高めたプラズモニックナノ構造を利用した単一生体分子検出に注力した。とくに貴金属ナノ構造の形状とサイズを最適化し、ミリ秒以内に十分なSN比でペプチド分子をラマン分光検出することが可能となった。また、貴金属ナノ構造による電磁気学的増強効果に加えて化学的増強効果にも着目し、化学的増強効果による表面増強ラマンスペクトルの変化を解析することによって生体高分子の配向を単一分子スケールで同定することが可能となった。さらに、光照射した貴金属ナノ構造近傍に作用する光誘起力および光誘起熱に関しても検討を行い、貴金属ナノ構造近傍の生体高分子構造への影響を調べた。
貴金属に代わる光材料としてシリコンの利用を検討し、金ナノ構造と同等の電場増強度を確保しながら、金ナノ構造よりも光発熱性が1/100程度に抑制されることを示した。とくにシリコンナノギャップ構造を用いると電場増強度がさらに向上することも示し、本研究において貴金属以外の材料も有効であることがわかった。また、シリコンナノ構造近傍では貴金属ナノ構造近傍とは異なる特異的な光誘起力が作用することも示された。これらはシリコンナノ構造中に可視域において発現する磁気双極子が原因であることも数値計算により明らかにした。
今後の研究の展望としては、単一生体高分子の揺らぎに関する新しい数理モデルの構築とその実験的実証が挙げられる。これらが実現されればナノバイオ計測における強力なツールになり得ると期待している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Enhanced optical magnetism for reversed optical binding forces between silicon nanoparticles in the visible region2017

    • Author(s)
      T. Yano, Y. Tsuchimoto, R. P. Zaccaria, A. Toma, A. Portela, and M. Hara,
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 25 Pages: 431-439

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/OE.25.000431

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Fano resonant all-dielectric core/shell nanoparticles with ultrahigh scattering directionality in the visible region2016

    • Author(s)
      Y. Tsuchimoto, T. Yano, T. Hayashi, and M. Hara
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 24 Pages: 14451-14462

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/OE.24.014451

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dynamics of Strong Coupling between CdSe Quantum Dots and Surface Plasmon Polaritons in Subwavelength Hole Array2016

    • Author(s)
      H. Wang, H.Y. Wang, A. Toma, T. Yano, Q.D. Chen, H.L. Xu, H.B. Sun, and R. P. Zaccaria
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 7 Pages: 4648-4654

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.6b02059

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 原子層物質表面の近接場ナノ分光計測2016

    • Author(s)
      矢野 隆章
    • Organizer
      物性研究所短期研究会
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス
    • Year and Date
      2016-12-20 – 2016-12-21
    • Invited
  • [Presentation] Tip-enhanced Raman spectroscopy for nano-analysis and nano-imaging2016

    • Author(s)
      Taka-aki Yano,
    • Organizer
      IUMRS-ICYRAM 2016
    • Place of Presentation
      Bangalore, India
    • Year and Date
      2016-12-11 – 2016-12-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] All-dielectric nanostructures for low-loss field enhanced spectroscopy and imaging2016

    • Author(s)
      Taka-aki Yano, Yuta Tsuchimoto, Tomohiro Hayashi and Masahiko Hara
    • Organizer
      SPIE: Optics and Photonics
    • Place of Presentation
      San Diego. USA
    • Year and Date
      2016-08-28 – 2016-09-01
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In-situ TERS Observation of Mechanically- and Electrically-induced Chemical Reactions2016

    • Author(s)
      Taka-aki Yano
    • Organizer
      PIERS 2016
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-11
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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