電気信号出力型ナノプラズモニック化学・バイオセンサ

• 研究課題/領域番号: 25288063
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 立間 徹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90242247)
• 連携研究者: 西 弘泰 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (70714137)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2015年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 局在表面プラズモン共鳴 / 金属ナノ粒子 / 化学センサ / バイオセンサ / プラズモン誘起電荷分離 / 光電気化学 / 電位測定 / 導電率測定 / LSPRセンサ / 酸化チタン / 金ナノ粒子

研究成果の概要

金属ナノ粒子の色変化から物質濃度を測る「LSPRセンサ」が知られている。我々が見出したプラズモン誘起電荷分離（PICS）と呼ばれる現象を利用し、このセンサから電気信号を直接取り出すことを可能にした。その結果、血液のように色や濁りのある試料の測定が可能となり、LSPRセンサの実用性が向上した。また、単一ナノ粒子からPICSに基づく電気信号を初めて取り出すことに成功し、ナノLSPRセンサへの道を開いた。電位走査型、散乱光測定型、波長可変型など、新たな機構のLSPRセンサを開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Backward-scattering-based Localized Surface Plasmon Resonance Sensors with Gold Nanospheres and Nanoshells (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawawaki, N. Shinjo and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 32 号: 3 ページ: 271-274
  • DOI: 10.2116/analsci.32.271
  • NAID: 130005131621
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Asymmetric Optical Properties of Photocatalytically Deposited Plasmonic Silver Nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Okumura, K. Saito, and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 10 ページ: 7007-7010
  • DOI: 10.1039/c6cp00331a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CuS Nanoplates for LSPR Sensing in the Second Biological Optical Window (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nishi, K. Asami, and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Opt. Mater. Express 巻: 6 号: 4 ページ: 1043-1048
  • DOI: 10.1364/ome.6.001043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 金属ナノ粒子のプラズモン共鳴に伴う諸過程の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹
  • 雑誌名: 応用電子物性分科会誌 巻: 22 ページ: 25-28
• [雑誌論文] Asymmetric Three-Way Plasmonic Color Routers (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Saito and T. Tats
  • 雑誌名: Adv. Opt. Mater. 巻: 未確定 号: 7 ページ: 883-887
  • DOI: 10.1002/adom.201500111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Potential-Scanning Localized Surface Plasmon Resonance Sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nishi, S. Hiroya, and T. Tatsuma
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 9 号: 6 ページ: 6214-6221
  • DOI: 10.1021/acsnano.5b01577
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plasmon-Induced Charge Separation at Two-Dimensional Gold Semishell Arrays on SiO2@TiO2 Colloidal Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: L. Wu, H. Nishi, and T. Tatsuma
  • 雑誌名: APL Mater. 巻: 3 号: 10 ページ: 104406-104406
  • DOI: 10.1063/1.4922935
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transparent Projection Screen Based on Plasmonic Ag Nanocubes (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Saito and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 7 号: 48 ページ: 20365-20368
  • DOI: 10.1039/c5nr06766a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] プラズモン共鳴ナノ粒子を利用した光機能材料とデバイス (2015)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹
  • 雑誌名: 日本MRSニュース 巻: 27(2) ページ: 4-5
• [雑誌論文] 金属ナノ粒子で捕捉した光による電気化学過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹
  • 雑誌名: 分光研究 巻: 64 ページ: 522-531
  • NAID: 40020675000
• [雑誌論文] プラズモン誘起電荷分離とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹
  • 雑誌名: Optronics 巻: 408 ページ: 86-90
• [雑誌論文] Direct Output of Electrical Signals from LSPR Sensors on the Basis of Plasmon-Induced Charge Separation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Tatsuma, Y. Katagi, S. Watanabe, K. Akiyoshi, T. Kawawaki, H. Nishi, and E. Kazuma
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 28 ページ: 6100-6103
  • DOI: 10.1039/c5cc01020a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-Situ Nanoimaging of Photoinduced Charge Separation at the Plasmonic Au Nanoparticle-TiO2 Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Kazuma and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Adv. Mater. Interfaces 巻: 1 号: 3 ページ: 1400066-1400066
  • DOI: 10.1002/admi.201400066
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoelectrochemical Synthesis, Optical properties and Plasmon-Induced Charge Separation Behaviour of Gold Nanodumbbells on TiO2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Katagi, E. Kazuma, and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 6 号: 23 ページ: 14543-14548
  • DOI: 10.1039/c4nr05282j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 貴金属の助触媒効果とプラズモン誘起電荷分離のKFMによる分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹、数間恵弥子
  • 雑誌名: 会報光触媒 巻: 44 ページ: 6-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズモン誘起電荷分離 ―ナノ粒子で実現するさまざまな光機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹, 西 弘泰
  • 雑誌名: 化学と工業 巻: 67 ページ: 864-866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localized Surface Plasmon Resonance Sensor Based on Wavelength-Tunable Spectral Dips (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Kazuma and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 6 号: 4 ページ: 2397-2405
  • DOI: 10.1039/c3nr05846h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Polyvinyl Chloride Thin Films with Size-Controlled Nanopores (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Tanabe， H. Yasuda， and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 号: 9 ページ: 966-968
  • DOI: 10.1246/cl.130371
  • NAID: 10031194308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmon-Induced Oxidation of Gold Nanoparticles on TiO2 in the Presence of Ligands (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Konishi， I. Tanabe， and T. Tatsuma
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 号: 45 ページ: 15937-15940
  • DOI: 10.1039/c3dt51495a
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズモン誘起電荷分離（PICS）の機構について (2013)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹
  • 雑誌名: 日本写真学会誌 巻: 76 ページ: 463-468
  • NAID: 130004796405
• [学会発表] 電位応答型局在表面プラズモンセンサの高機能化の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋吉 一孝, 渡邊 智, 川脇 徳久, 西 弘泰, 立間 徹
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] 硫化銅ナノ粒子のプラズモン共鳴に基づく近赤外エレクトロクロミック 素子 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西 弘泰、浅見啓輔、立間 徹
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 銀ナノキューブのプラズモン誘起電荷分離による位置選択的な形状変化および光学特性の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 滉一郎、田邉 一郎、立間 徹
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都）
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] 光の干渉を利用したプラズモニックナノ粒子の非対称散乱挙動の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 滉一郎、立間 徹
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Plasmonic Nanomaterials (2016)
  • 著者名/発表者名: Tetsu Tatsuma
  • 学会等名: PITTCON 2016
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2016-03-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノ粒子プラズモン特性の電気化学的制御とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹、西 弘泰
  • 学会等名: 第13回プラズモニクスシンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛）
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] Applications of Plasmon-Induced Charge Separation (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsu Tatsuma, Hiroyasu Nishi, Koichiro Saito, and Kazutaka Akiyoshi
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] 電位応答型局在表面プラズモンセンサの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋吉一孝、片木 優、数間恵弥子、立間 徹
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 硫化銅ナノ粒子のプラズモン共鳴特性とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅見啓輔、西 弘泰、立間 徹x
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 銀ナノキューブのプラズモン共鳴を用いた透明映写スクリーン (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤 滉一郎、立間 徹
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] 金ナノロッドによる電位走査型LSPR センサの高感度化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西 弘泰、廣谷沙耶香、立間 徹
  • 学会等名: 2015年度光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 酸化チタンに担持した銀ナノキューブの形状と光学特性の光電気化学制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤 滉一郎、田邉 一郎、立間 徹
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Photoelectrochemistry of Metal Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsu Tatsuma
  • 学会等名: 2015年度光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] プラズモン誘起電荷分離における酸化電位の定量的評価とその制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西 弘泰、立間 徹
  • 学会等名: 2015年度光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪）
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] LSPR Sensors Based on Plasmon-Induced Charge Separation (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsu Tatsuma, Yu Katagi, Satoshi Watanabe, Kazutaka Akiyoshi, Tokuhisa Kawawaki, Hiroyasu Nishi, and Emiko Kazuma
  • 学会等名: 27th International Conference on Photochemistry (ICP 2015)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] シリカをコアとする金属ナノシェル粒子のLSPR センサへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新荘直明、川脇徳久、立間徹
  • 学会等名: 日本化学会第95春季大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 電位応答型局在表面プラズモン共鳴センサの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋吉一孝、片木優、数間恵弥子、西弘泰、立間徹
  • 学会等名: 日本化学会第95春季大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] Photofunctional Materials Based on Metal Nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsu Tatsuma
  • 学会等名: 1st International Symposium on Interactive Material Science
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2014-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 電気信号出力型局在表面プラズモン共鳴センサの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋吉 一孝、片木 優、数間 恵弥子、立間 徹
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-10-14
• [学会発表] 電気信号を直接出力する局在表面プラズモンセンサ (2014)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹 、片木 優 、数間 恵弥子
  • 学会等名: 第74回分析化学討論会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2014-05-25
• [学会発表] Nanoimaging of Photoinduced Charge Separation at the Au Nanoparticle-TiO2 Interface by Kelvin Probe Force Microscopy
  • 著者名/発表者名: Emiko Kazuma and Tetsu Tatsuma
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces， Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
  • 発表場所: Tsukuba， Japan
• [学会発表] 任意波長で測定可能な局在表面プラズモンセンサの開発
  • 著者名/発表者名: 立間 徹， 数間恵弥子
  • 学会等名: 第73回分析化学討論会
  • 発表場所: 函館
• [学会発表] 金ナノプレート担持酸化チタンにおけるプラズモン誘起電荷分離のKFMによる解析
  • 著者名/発表者名: 立間 徹， 数間恵弥子
  • 学会等名: 日本分析化学会 第62年会
  • 発表場所: 東大阪
• [学会発表] 酸化チタン上における金ナノダンベルの光電気化学的合成
  • 著者名/発表者名: 片木 優， 数間恵弥子， 立間 徹
  • 学会等名: 第20回記念シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] プラズモン誘起電荷分離に基づくLSPRセンサ
  • 著者名/発表者名: 立間 徹， 片木 優， 数間恵弥子
  • 学会等名: 第11回プラズモニクスシンポジウム
  • 発表場所: 吹田
• [学会発表] 金-銀合金ナノ粒子のプラズモン誘起電荷分離挙動
  • 著者名/発表者名: 西 弘泰， 立間 徹
  • 学会等名: 電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 吹田
• [図書] Encyclopedia of Applied Electrochemistry "Plasmonic Electrochemistry (Surface Plasmon Effect)" (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tatsuma
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Springer
• [図書] プラズモンナノ材料開発の最前線と応用 第13章4節 "プラズモン誘起電荷分離による光電変換とその応用" (2013)
  • 著者名/発表者名: 立間 徹
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: シーエムシー
• [備考] 立間研究室ホームページ
  • URL: http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/~tatsuma/
• [備考] 立間研究室 ホームページ
  • URL: http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/~tatsuma/
• [備考] 立間研究室ホームページ
  • URL: http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/~tatsuma/