1分子検出高感度表面増強ラマン分光による多成分化学分析技術

• 研究課題/領域番号: 15K04592
• 研究種目: 基盤研究(Ｃ)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造化学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 菅野 公二 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20372568)
• 研究期間 (年度): 2015-10-21 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 表面増強ラマン分光 / 1分子計測 / 金ナノ粒子 / プラズモニクス / 1分子検出 / ラマン分光 / 表面増強ラマン散乱 / 多成分分析 / 定量分析

研究成果の概要

巨大な表面増強ラマン散乱（SERS）を生み出す金ナノ粒子二量体アレイの高効率生成技術および高速高感度SERS分光分析技術を基盤として，1分子ずつ多成分をラマン分光検出する分子同定技術の構築を目的とした。その中で，単独の金ナノ粒子二量体を用いてDNAオリゴマーの検出が可能であることを確認した。局所的なラマン散乱光増強場から１つのDNAオリゴマーを検出したと考えられる。さらに，構成要素であるアデニンやグアニン，骨格要素に由来するラマンピークを検出したことから，多成分を同定できることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] Seoul National University(韓国)
• [雑誌論文] Nanotemplate-Guided Self-Assembly of Gold Nanoparticles and its Application to Plasmonic Bio/Chemical Sensing (2018)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 12 号: 1 ページ: 79-86
  • DOI: 10.20965/ijat.2018.p0079
  • NAID: 130007506023
  • ISSN: 1881-7629, 1883-8022
  • 年月日: 2018-01-05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Analysis Device with Gold Nanoparticle Arranged Nanochanne (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshimitsu Takeshita, Keisuke Suekuni, Kiyohito Aiba, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 雑誌名: Electronics and Communications in Japan 巻: 100 号: 4 ページ: 33-41
  • DOI: 10.1002/ecj.11945
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule surface-enhanced Raman spectroscopy of 4,4'-bipyridine on a prefabricated substrate with directionally arrayed gold nanoparticle dimers (2017)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano, Kiyohito Aiba, Kohei Ikegami, Yoshitada Isono
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 6S1
  • NAID: 120006323722
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization method of relative Raman enhancement for surface enhanced Raman spectroscopy using gold nanoparticle dimer array (2017)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano, Kohei Ikegami, Yoshitada Isono
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 6S1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 金ナノ粒子二量体配列を用いたアデニン分子の高感度表面増強ラマン分光検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 饗庭清仁, 池上晃平, 山崎真之亮, 菅野公二, 磯野吉正
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 136 号: 6 ページ: 256-260
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.136.256
  • NAID: 130005154789
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり
• [学会発表] ボトムアップナノ構造形成技術とバイオ・ケミカルセンサへの応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅野公二
  • 学会等名: 平成29年電気学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県富山市）
  • 年月日: 2017-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Analysis of DNA bases using Arrayed and Single Dimer of Gold Nanoparticle (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ikegami, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 学会等名: The 30th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2017)
  • 発表場所: Rio Las Vegas Hotel and Casino (Las Vegas, USA)
  • 年月日: 2017-01-22
  • 国際学会
• [学会発表] SERS Detection and Analysis of a single DNA Oligomer using a single Gold Nanoparticle Dimer (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsunari Maruoka, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 学会等名: The 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of Adenine Molecule Using Single Dimer of Gold Nanoparticles (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsunari Maruoka, Kohei Ikegami, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 学会等名: 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Laser Wavelength Measurement Using Gold Nanoparticle Aggregate Integrated Microresonator (2017)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano, Shuji Joya, Naoyuki Arai, Yuki Tanaka, Etsuo Maeda, Reo Kometani, Yoshitada Isono
  • 学会等名: 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2017) 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Si薄膜被覆金ナノワイヤグレーティング構造の近赤外域光学特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 新居直之，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] 単一金ナノ粒子二量体を用いた表面増強ラマン分光によるDNAオリゴマー1分子検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 丸岡克成，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] Highly-Sensitive and Rapid Detection of DNA bases using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy with Gold Nanoparticle Dimer Array (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ikegami, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016
  • 発表場所: The University of Tokyo (Tokyo, Japan)
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Near Infrared Optical Absorption Property of Gold Nanoparticle Aggregates for Laser Wavelength Measurement (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuji Joya, Naoyuki Arai, Yuki Tanaka, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016
  • 発表場所: The University of Tokyo (Tokyo, Japan)
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization Method of Relative Raman Enhancement for Surface Enhanced Raman Spectroscopy Using Gold Nanoparticle Dimer Array (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ikegami, Koji Sugano, Yoshitada Isono
  • 学会等名: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2016)
  • 発表場所: ANA Crowne Plaza Kyoto (Kyoto, Japan)
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of 4,4'-bipyridine on Fabricated Substrates with Directionally Arrayed Gold Nanoparticle Dimers (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano, Kiyohito Aiba, Kohei Ikegami, Yoshitada Isono
  • 学会等名: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2016)
  • 発表場所: ANA Crowne Plaza Kyoto (Kyoto, Japan)
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] 金ナノ粒子二量体配列を用いたDNA塩基の高感度・高速表面増強ラマン分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池上晃平，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 平戸文化センター（長崎県平戸市）
  • 年月日: 2016-10-24
• [学会発表] Single Molecule SERS with Directionally Arrayed Gold Nanoparticle Dimers on Substrate (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRiME 2016)
  • 発表場所: Hawaii convention center (Honolulu, USA)
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plasmonic Nanostructure based on Self-Assembled Gold Nanoparticles for Highly Sensitive Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano
  • 学会等名: The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS2016)
  • 発表場所: Taikanso (Miyagi, Matsushima)
  • 年月日: 2016-04-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plasmonic Nanostructure based on Self-Assembled Gold Nanoparticles for Highly Sensitive Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano
  • 学会等名: The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
  • 発表場所: Taikanso (Matsushima, Miyagi)
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Si薄膜被覆金ナノワイヤアレイ構造の光学特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新居直之，城谷修司，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 電気学会フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム合同研究会
  • 発表場所: 物質・材料研究機構（茨城県つくば市）
• [学会発表] 単一金ナノ粒子二量体を用いたアデニンの表面増強ラマン分光検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸岡克成，池上晃平，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 電気学会フィジカルセンサ/マイクロマシン・センサシステム合同研究会
  • 発表場所: 物質・材料研究機構（茨城県つくば市）
• [学会発表] Gold Nanoparticle Synthesis Using High-Speed Pulsed Mixing Microfluidic Device (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugano, Ayumi Maedomari, Yuki Tanaka, Yoshitada Isono
  • 学会等名: 28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2015)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center (Toyama, Toyama)
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] 金ナノ粒子二量体配列を用いたDNA塩基の表面増強ラマン分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 饗庭清仁，池上晃平，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 平成27年電気学会センサ・マイクロマシン部門大会第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県，新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 金ナノ粒子直線状配列を用いた表面増強ラマン分光の特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池上晃平，竹下 俊光，饗庭 清仁，菅野 公二，磯野 吉正
  • 学会等名: 平成27年電気学会センサ・マイクロマシン部門大会第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県，新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 金ナノ粒子二量体配列を用いた表面増強ラマン分光におけるラマン増強度評価法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池上晃平，饗庭清仁，菅野公二，磯野吉正
  • 学会等名: 平成27年電気学会センサ・マイクロマシン部門大会第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県，新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 金ナノ粒子二量体配列における表面増強ラマン分光1 分子検出特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 饗庭 清仁，池上 晃平，菅野 公二，磯野 吉正
  • 学会等名: 平成27年電気学会センサ・マイクロマシン部門大会第32回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県，新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-isonolab/
• [備考] 知能システム創成学研究室
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-isonolab/index.html