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オットー光学配置を利用したペーパープラズモニックセンサの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K04940
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 応用物性
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

福田 伸子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90360635)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード表面プラズモン共鳴 / オットー配置 / 紙 / 固体脱濡れ / 局在表面プラズモン共鳴 / オットー光学配置 / 紙センサシート / 表面プラズモン / センサ / 局在型表面プラズモン / フレキシブルデバイス
研究成果の概要

塗工紙表面に金の連続膜を蒸着したものをプラズモン場を発生させるセンサシートとし、プリズムと紙との間にギャップを形成しOtto光学配置を構築した。反射率の入射角分散を計測したところ、全反射条件下で急峻な反射率減衰が見られたことから、表面プラズモン共鳴の発現が確認された。また、紙上の金連続膜表面にタンパク質を吸着させると、プラズモン共鳴角のシフトが見られたことから、Otto光学配置を利用すれば、紙を基材とした場合でもナノレベルの微小な誘電体膜厚変化を検出可能であることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

表面プラズモン共鳴を利用したバイオ・ケミカルセンシング手法は、これまでほぼ全てがKretschmann光学配置を利用したものであったが、本研究ではOtto光学配置を利用すれば極めて安価な紙を基材に用いてナノレベルの誘電体膜厚変化を検出できることを実証した。紙の上で伝搬型表面プラズモン共鳴をOtto配置で発現させた例はこれまでにほとんど無く、紙のオプティクス利用の可能性を新たに示したものと言える。バイオセンシングにおいては、検体が付着するチップを使い捨てにすることがマストであるが、紙を利用することで従来の基材であるガラスやプラスチック板のように嵩張らず、容易に焼却処分できるようになる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Visible surface diffusion of gold nanostructures on a paper at room temperature through localized surface plasmon resonance2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Nobuko、Manaka Sakae
    • 雑誌名

      MRS Advances

      巻: 4 号: 5-6 ページ: 325-330

    • DOI

      10.1557/adv.2019.108

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Paper-Based Plasmonic Surface for Chemical Biosensing by the Attenuated Total Reflection Method2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Nobuko、Tithimanan Srimongkon、Ushijima Hirobumi、Yamamoto Noritaka
    • 雑誌名

      MRS Advances

      巻: 2 号: 42 ページ: 2303-2308

    • DOI

      10.1557/adv.2017.378

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 紙表面に形成された不連続金属薄膜の脱濡れによるプラズモン発色変化2019

    • 著者名/発表者名
      福田伸子、日下靖之、江前敏晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会有機エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Visible Migration of Gold Based on Localized Plasmon Effect on a Paper Substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuko Fukuda, Sakae Manaka, Toshiharu Enomae
    • 学会等名
      2018 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ペーパーオプティクスの可能性2017

    • 著者名/発表者名
      福田伸子
    • 学会等名
      紙のエレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      Art Chiyoda, 東京
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Paper-based plasmonic surface for chemical biosensing by the attenuated total reflection method2016

    • 著者名/発表者名
      福田伸子、Tithimanan Srimongkon、牛島洋史、山本典孝
    • 学会等名
      2016 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, アメリカ
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 被検体解析装置2020

    • 発明者名
      福田 伸子
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-160072
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
  • [産業財産権] 被検体解析装置2016

    • 発明者名
      福田伸子
    • 権利者名
      福田伸子
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-160072
    • 出願年月日
      2016-08-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 2016 MRS Fall Meeting2016

    • 発表場所
      Hynes Convention Center, ボストン、アメリカ
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-04-15  

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