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波長200nm以下の遠紫外域を含んだ紫外域の、アルミニウム(Al)の表面プラズモン共鳴(SPR)特性の屈折率依存性を明らかにし、センサーとして活用することを目的に研究を進めた。測定には、独自の減衰全反射型遠紫外分光装置を利用した。本装置は、試料系が大気解放されているという特徴をもっているため、Al表面の環境を自由に制御することができる。
まず、水やアルコールなどの屈折率の異なるバルク液体滴下にともなうSPRの波長のシフトを検出し、センサーとして確かに機能することを実証した。当初の期待通り、吸収をもつ分子に対しては感度が増強することも実証された。これは、吸収波長付近での屈折率の異常分散によるものである。
次に、ナノメートルオーダーで厚さを制御したイオン液体薄膜をAl上に形成し、SPR波長のシフトを検出した。これは、波長の短い紫外光を活用するアドバンテージとなる。また、Alを利用する場合の懸念事項として、自然酸化への影響が考えられたが、たとえ蒸着するAl膜厚やその上に形成される酸化膜厚がバラついたとしても、有機薄膜検出能には大きな影響がないことが分かった。これは酸化膜厚の精密な制御が難しい状況にあって、実用上のメリットとなる。
最後に、バイオセンサーとしての応用を目指し、Al表面への抗体修飾と抗原検出を行った。Al表面にSAMを形成し活性化した後に抗体を含むバッファーを滴下することで抗体を固定化することができ、抗原を含むバッファー滴下にともなうSPR波長のシフトを検出することに成功した。
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