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2018 年度 実施状況報告書

遠紫外光を利用した極表面敏感なプラズモン共鳴センサーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K14251
研究機関大阪大学

研究代表者

田邉 一郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (80709288)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード表面プラズモン共鳴 / 遠紫外
研究実績の概要

波長200 nm以下の遠紫外を含んだ波長域を活用した、新しい表面プラズモン共鳴(SPR)センサーの開発を目指し、研究を進めた。独自の減衰是反射型遠紫外分光装置を利用することで、アルミニウムのSPR特性の測定を実現した。その結果、以下に記載する、プリズム上に蒸着したアルミニウム表面の環境に依存したSPR波長変化の検出に成功した。まず、アルミニウムの上に各種液体(水やアルコールなど)を滴下すると、液体の屈折率とアルミニウムのSPR波長の間に正の相関が見られた。また、濃度を変えたスクロース水溶液を利用した、検出も行った。これは、本系が従来の可視域で動作するSPRセンサーと同様に、屈折率センサーとして機能することを示す。また、SPR波長と滴下試料の吸収波長が重なった場合、SPR波長シフトの増大が見られた。これは、物質の吸収波長付近での屈折率の異常分散による結果であり、波長をチューニングすることで物質選択的な検出が可能になることを示唆する結果である。さらに、アルミニウム薄膜表面にナノメートルオーダーで厚さを制御した有機薄膜(具体的にはイオン液体薄膜)を形成してスペクトルを測定したところ、少なくとも厚さ2 nmの薄膜形成をSPR波長のシフトとして検出することが出来た。従来活用されてきた可視域よりも波長の短い光を利用することで、表面敏感な検出が実現されていると考えている。今後は、より具体的なアプリケーションを目指して、バイオセンサーへの展開を進め、既存の可視SPRセンサーとの比較を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、モデル分子を用いた基本的な系でのアルミニウムのSPR特性の変化を明らかにした。特に、狙っていたとおりに、分子の電子励起吸収に伴うSPR波長シフトの増強や、短波長の光を利用することによる薄膜検出能を、実証することが出来た。

今後の研究の推進方策

今後は研究計画に従って、モデル系で実証した紫外SPRの強みを活かした系として、バイオセンサーとしての検討を進める。まず、可視SPRで汎用的に利用されている、抗原抗体反応の検出を行う。さらに、検出する分子の吸収スペクトルを測定し、吸収波長にSPR波長を合わせることで、検出感度の増強と選択性を実現する。

次年度使用額が生じた理由

イオン液体をはじめとした試料の一部について、研究室在庫を利用したため、次年度使用額として残金が生じた。抗原や抗体などの試薬購入に充てる。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Far‐ and Deep‐Ultraviolet Surface Plasmon Resonance Sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tanabe and Yoshito Y. Tanaka
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/tcr.201800078

    • 査読あり
  • [学会発表] Advantages of surface plasmon resonance sensors using far- and deep-ultraviolet regions2018

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tanabe
    • 学会等名
      FACSS Scix 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遠紫外表面プラズモン共鳴センサーの表面選択性2018

    • 著者名/発表者名
      田邉一郎, 清水武蔵, 福井賢一
    • 学会等名
      平成30年度 日本分光学会年次講演会
  • [学会発表] 遠紫外プラズモン共鳴センサーの表面敏感性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      田邉一郎, 清水武蔵, 川端陸斗, 福井賢一
    • 学会等名
      第12回分子化学討論会
  • [学会発表] 遠紫外光を利用したプラズモン共鳴センサーの表面敏感性2018

    • 著者名/発表者名
      田邉一郎, 川端陸斗, 清水武蔵, 福井賢一
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会

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公開日: 2019-12-27  

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