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モスアイ構造を用いた大表面積化による高感度長距離伝搬表面プラズモンバイオセンサ

研究課題

研究課題/領域番号 17K06375
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 電子デバイス・電子機器
研究機関新潟大学

研究代表者

新保 一成  新潟大学, 自然科学系, 教授 (80272855)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019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)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード表面プラズモン / バイオセンサ / モスアイ構造 / 長距離伝搬表面プラズモン / センサ / 異常透過光 / テフロン / サイトップ
研究成果の概要

本研究は、モスアイ構造や微小球堆積により大表面積を持つナノ立体表面を作製することによって吸着量を増やし、長距離伝搬表面プラズモン共鳴(LRSPR)バイオセンサを高感度化するとともに実用性を高めることを目的とした。金薄膜上にサイトップを堆積し、そこにモスアイ構造を転写してセンサを作製した。電解質交互吸着膜を堆積したところ、モスアイ構造が無い場合と比較して、3倍程度大きい波長シフト量を観測できた。さらに、テフロン微小球を用いた大表面積化も試み、こちらでも波長シフト量は6倍程度大きくなった。サイトップおよびテフロンにより立体構造を作製することで、共鳴の鋭さも維持でき実用的であることが確かめられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な疾病の診断や健康管理のために、高感度なバイオセンサが求められている。高感度化の方法の一つとして、表面積を大きくして物質の吸着量を増やす手法があげられる。本研究では、大きさ数百ナノメートルの突起の配列からなるモスアイ(蛾の目)構造が大きな表面積を持つことに着目した。基礎実験として安価なポリマー膜の吸着で調べたところ、モスアイ構造の適用で3倍程度、また微小球構造の適用で6倍程度感度を向上できた。また周囲の水溶液に近い屈折率を持つフッ素樹脂でナノ構造を作製することにより鋭い共鳴となり、高感度となることも明らかになった。本手法は多くのバイオセンサに適用でき、高感度化に寄与できると考える。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Simultaneous detection of ammonia and humidity using transmission surface plasmon resonance technique2019

    • 著者名/発表者名
      Takano Tomohiro、Lertvachirapaiboon Chutiparn、Ohdaira Yasuo、Baba Akira、Shinbo Kazunari、Kato Keizo
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 685 号: 1 ページ: 93-99

    • DOI

      10.1080/15421406.2019.1645466

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling the Luminescence of Gold Quantum Dots by the Plasmonic Effect of Silver Nanoprisms2019

    • 著者名/発表者名
      Lertvachirapaiboon Chutiparn、Kiyokawa Itaru、Baba Akira、Shinbo Kazunari、Kato Keizo
    • 雑誌名

      Plasmonics

      巻: 15 号: 1 ページ: 3-9

    • DOI

      10.1007/s11468-019-01006-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long-range Surface Plasmon Excitation and Photoisomerization of Azobenzene Dye2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajo, Chutiparn Lertvachirapaiboon, Yasuo Ohdaira, Akira Baba, Keizo Kato, Futao Kaneko, and Kazunari Shinbo
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 660 号: 1 ページ: 156-162

    • DOI

      10.1080/15421406.2018.1456146

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Surface Plasmon Transmission Light in Nanostructured Organic Thin Films on Metallic Gratings and Application to High-Sensitivity Sensors2020

    • 著者名/発表者名
      Keizo Kato, Chutiparn Lertvachirapaiboon, Akira Baba, Kazunari Shinbo
    • 学会等名
      4th Japan-Thailand Joint Symposium on Advanced Nanomaterials and Devices for Electronics and Photonics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlling the luminescent intensity of gold quantum dots by the plasmonic effect of silver nanoprisms2020

    • 著者名/発表者名
      Chutiparn Lertvachirapaiboon, Itaru Kiyokawa, Akira Baba, Kazunari Shinbo, Keizo Kato
    • 学会等名
      4th Japan-Thailand Joint Symposium on Advanced Nanomaterials and Devices for Electronics and Photonics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation and Characteristics of Phototransistor and Organic Solar Cell on Grating Structure2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Shinbo, Akira Baba, Keizo Kato
    • 学会等名
      4th Japan-Thailand Joint Symposium on Advanced Nanomaterials and Devices for Electronics and Photonics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モスアイ/金属構造の光学特性と光熱電変換への利用2020

    • 著者名/発表者名
      巻野 晋太郎,C. ラートバチラパイボーン,大平 泰生,馬場 暁,加藤 景三,新保 一成
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Chemical mixture identification using transmission surface plasmon resonance based metallic grating sensor chip and pattern-recognition technique2020

    • 著者名/発表者名
      Chutiparn Lertvachirapaiboon, Akira Baba, Kazunari Shinbo, Keizo Kato
    • 学会等名
      The 67th Japan Society of Applied Physics Spring Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 革新的高機能・高感度センサ開発と超高性能薄膜構造評価2020

    • 著者名/発表者名
      新保一成,ラートバチラパイボーン チュティパーン,馬場 暁,加藤 景三
    • 学会等名
      令和2年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] QCM・T-SPR複合センサによるグリセリン水溶液の評価2019

    • 著者名/発表者名
      星井 歩夢 ,亀井 翼,ラートバチパイボ―ン ラートバチパイボ―ン ラートバチパイボ―ン チュティパ―ン チュティパ―ン ,大平 泰生 ,馬場 暁, 新保 一成 ,加藤 景三
    • 学会等名
      令和元年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hybrid Sensors Using a Quartz Crystal Microbalance and Surface Plasmon Resonance for Evaluating Thin Film Structure and Liquid Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Shinbo, Chutiparn Lertvachirapaiboon, Yasuo Ohdaira, Akira Baba, Keizo Kato
    • 学会等名
      Asia Communications and Photonics Conference (ACP) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水晶振動子および表面プラズモン共鳴を用いた複合センサの作製と薄膜・溶液評価2019

    • 著者名/発表者名
      新保一成,ラートバチラパイボーン チュティパーン,大平泰生,馬場 暁,加藤景三
    • 学会等名
      令和元年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of a quartz-crystal microbalance/ surface-plasmon-resonance hybrid sensor and taking advantage of their responses for evaluation of thin films and liquids2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Shinbo, Chutiparn Lertvachirapaiboon, Yasuo Ohdaira, Akira Baba, Keizo Kato
    • 学会等名
      The 26th International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices -TFT Technologies and FPD Materials-
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transmission Light and Photoisomerization of Azobenzene Dye Induced by Long-Range Surface Plasmon Excitation2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunari SHINBO, Hiroshi NAKAJO, Naoki OBATA, Yasuo OHDAIRA, Akira BABA, Keizo KATO
    • 学会等名
      3rd Japan-Thailand Joint Symposium on Advanced Nanomaterials and Devices for Electronics and Photonics (JT-AND 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous observation of ammonia and humidity using transmission surface plasmon resonance technique2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Takano, Yasuo ohdaira, Akira Baba, Kazunari Shinbo* and Keizo Kato
    • 学会等名
      2018 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Properties of Vacuum Evaporated Metal Films on Moth-Eye Structure2017

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Shinbo, Yu Tsumura, Chutiparn Lertvachirapaiboon, Yasuo Ohdaira, Akira Baba, Keizo Kato, Futao Kaneko
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Photoisomerization of azobenzene dye and transmission long-range surface plasmon resonance properties2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakajo, Chutiparn Lertvachirapaiboon, Yasuo Ohdaira, Akira Baba, Kazunari Shinbo, Keizo Kato, and Futao Kaneko
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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