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2007 年度 実績報告書

金属ナノ周期構造を用いた高感度DNAアレイチップの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17360110
研究機関北海道大学

研究代表者

三澤 弘明  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30253230)

研究分担者 JUODKAZIS Saulius  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (80332823)
上野 貢生  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (00431346)
キーワード金属ナノ周期構造 / ナノギャップ / 光電場増強 / 局在表面プラズモン / 表面増強ラマン散乱
研究概要

本年度は、昨年度最適化された構造設計に基づいて作製された金属ナノ構造を用いて、表面増強ラマン散乱分光特性について詳細に検討を行うと共に、新たに半導体加工技術やレーザー干渉露光法により高い再現性を有し、且つ繰り返し測定が可能なチップの作製や構造の大面積化(多検体アレイ検出)を実現する作製方法の確立、或いはDNA分子の高感度検出を行い分析チップとして有用であることを明らかにした。さらに、本研究では、新たに顕微ラマン散乱計測系に水浸対物レンズ(x100,N.A.=1.0)を用いてin-situで有機分子からの表面増強ラマン散乱スペクトル計測を行う測定システムを構築し、定量的に表面増強ラマン散乱計測における増強率を見積もることが可能になった。ピリジン分子の表面増強ラマン散乱強度の濃度依存性のプロットから、金属ナノ構造表面にピリジン分子が吸着している数(被覆率)をLangmuir吸着等温式によるフィッティングと吸着平衡定数の文献値から概算し、ラマン散乱強度から増強率を見積もったところ、バルク(溶液中のラマン散乱強度)に比べて10の10乗倍のラマン散乱強度が得られていることがわかった。時間領域差分法(FDTD法)により、作製した構造(設計)の光電場増強を数値シミュレーションしてみたところ、10の4乗倍の光電場増強が局所的に得られていることが算出され、表面増強ラマン散乱の増強率は、理論的に電場強度の2乗に比例するというこれまでの報告から、電磁的な増強効果は10の8乗倍、化学的な効果が10の2乗倍得られていることが本結果から見積もられた。この値は、ピリジン分子の表面増強ラマン散乱における化学的増強効果が10の2乗倍作用するという妥当的な数値であり、本研究は電磁的増強効果だけでなく化学効果についても詳細に検討を行うための実験系を構築することに成功したと言える。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Clusters of closely-spaced gold nanoparticles as a source of two-photon photolum inescence at visible wavelengths2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno
    • 雑誌名

      Advanced Materials誌 20・1

      ページ: 26-30

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical characterization of plasmonic metallic nanostructures fabricated by high-resolution lithography2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Yokota
    • 雑誌名

      Journal of Nanophotonics誌 1

      ページ: 011594

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inverse silica opal photonic crystals for optical sensing applications2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishijima
    • 雑誌名

      Optics Express誌 15・20

      ページ: 12979-12988

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inhibition of multipolar plasmon excitation in periodic chains of gold nanoblocks2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno
    • 雑誌名

      Optics Express誌 15・25

      ページ: 16527-16539

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral Sensitivity of Uniform Arrays of gold Nanorods to Dielectrics Environment2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C誌 111・11

      ページ: 4180-4184

    • 査読あり
  • [学会発表] 金属ナノ構造を用いた光局在場の創製を光化学反応への応用2008

    • 著者名/発表者名
      三澤 弘明
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2008-03-30
  • [学会発表] 半導体微細加工技術により作製した金ナノ構造基板の表面増強ラマン散乱分光特性2008

    • 著者名/発表者名
      横田幸恵, 上野貢生, V. Mizeikis, S. Juodkazis, 三澤弘明
    • 学会等名
      日本化学会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2008-03-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] 微細加工技術による表面増強ラマン散乱分光計測用分析チップの作製と評価2008

    • 著者名/発表者名
      横田幸恵, 上野貢生, V. Mizeikis, S. Juodkazis, 三澤弘明
    • 学会等名
      北海道支部2008年冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2008-01-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] A spectroscopic study on the origin of surface enhanced Raman scattering based on structural design of closely-spaced gold nanoparticles2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Yokota, K. Ueno, V. Mizeikis, S. Juodkazis, H. Misawa
    • 学会等名
      第18回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      20071207-09
  • [学会発表] Clusters of closely-spaced gold nanoparticles showing strong Surface-enhanced Raman scattering2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Yokota, K. Ueno, V. Mizeikis, S. Juodkazis, H. Misawa
    • 学会等名
      2007 KOREA-JAPAN Symposium on Frontier Photoscience
    • 発表場所
      Hyundai Hotel, Gyeongju, Korea
    • 年月日
      20071122-25
  • [学会発表] Nano-structured materials in plasmonics and photonics2007

    • 著者名/発表者名
      H. Misawa, S. Juodkazis, K. Ueno, V. Mizeikis,
    • 学会等名
      The Fifteenth International Conference on Composites/Nano Engineering(ICCE-15)
    • 発表場所
      Sofitel Fizi West Coast Hainan, Haikou, China
    • 年月日
      20070715-21
  • [学会発表] 金属ナノ構造設計に基づいた表面増強ラマン散乱増強因子の検討2007

    • 著者名/発表者名
      横田幸恵, 上野貢生, V. Mizeikis S. Juodkazis, 三澤弘明
    • 学会等名
      2007年光化学討論会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2007-09-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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