2019 年度研究成果報告書

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

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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
キーワード	表面プラズモン / バイオセンサ / モスアイ構造
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。
自由記述の分野	電子デバイス・電子機器
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。