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2021 年度 実績報告書

新奇ナノポアデバイスの創製に向けた金ナノ構造の精密制御技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21H01736
研究機関北海道大学

研究代表者

三友 秀之  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50564952)

研究分担者 斎木 敏治  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)
矢野 隆章  徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (90600651)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード表面プラズモン共鳴 / 金ナノ粒子 / 可動型ナノ構造 / 分子検出
研究実績の概要

本研究では、金属ナノ構造体が特定波長の光の照射下で示す表面プラズモン共鳴を利用した生体高分子の高感度検出法として、表面増強ラマン散乱測定基材の開発に取り組んでいる。表面プラズモン共鳴は金属ナノ構造体の中でも鋭利な部分で強く増強され、特に狭いギャップ部位において著しく増強されることが知られているが、その狭いギャップ部位にいかに効率的に測定対象物質を導入できるかが重要な課題となっている。本研究では、独自に開発した「ハイドロゲルを利用して金属ナノ構造体のギャップ距離を変える技術」を基板上に形成したナノポアに組み込むことで、この課題の解決を目指している。具体的には、三角形プレート状ナノ粒子を円形のナノポアに6つ頂点が向き合った形で導入する技術を開発する。さらに、このナノ粒子をハイドロゲルと複合化し、ナノスケールでギャップを制御するシステムへと組み上げる。当該年度においては、気-液あるいは液-液界面における自己組織化の手法を用いて異方性ナノ粒子を並べ、基板上に転写する手法の開発に取り組み、頂点が近接した状態で密に粒子が配置された薄膜を形成することに成功した。一方で、ナノポアにプラズモニックナノ粒子を精密に配置する技術の確立に関しては進行途中であり、検討の余地が残っている。ナノポアへのプラズモニックナノ粒子の精密配置技術の確立については、ポアの孔径や表面の物性など調整しながら検討を進めている。

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

当該年度においては、三角形金ナノプレート粒子に加え、新たに銀キューブ粒子を作製し、気-液あるいは液-液界面における自己組織化の手法を用いて異方性ナノ粒子を並べ、基板上に転写する手法の開発に取り組んだ。表面修飾分子を検討することで、頂点が近接した状態で密に粒子が配置された薄膜を形成することに成功した。粒子の種類を変えることで、応答する波長領域の制御が可能になるため、測定に用いるレーザーに合わせることが可能になると期待される。また、ナノポアにプラズモニックナノ粒子を精密に配置する技術の確立に関しては進行中であり、検討の余地が残っている。

今後の研究の推進方策

今後は、ナノポアへのプラズモニックナノ粒子の精密配置技術の確立を目指し、ポアの孔径や表面物性など調整しながら、検討を進めていく。ナノポアへの粒子の配置ができた後は、その上でハイドロゲルを合成し、ハイドロゲルの膨潤・収縮による粒子間距離の精密制御を確認する。その後、粒子間距離が与えるナノポアの透過性を調べる。以上により、新しいナノポアセンサーへの基礎的な知見を得ていく。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Thermo-responsive Silver Nanocube Assembled Films2022

    • 著者名/発表者名
      Mitomo Hideyuki、Takeuchi Chie、Sugiyama Ryo、Tamada Kaoru、Ijiro Kuniharu
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220047

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembly of Gold Nanorods into a Highly Ordered Sheet via Electrostatic Interactions with Double-Stranded DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Satoshi、Mitomo Hideyuki、Suzuki Shigeaki、Torii Yu、Sekizawa Yu、Yonamine Yusuke、Ijiro Kuniharu
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1246/cl.220069

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vesicle Formation by the Self-Assembly of Gold Nanoparticles Covered with Fluorinated Oligo(ethylene glycol)-Terminated Ligands and Its Stability in Aqueous Solution2021

    • 著者名/発表者名
      Wei Jinjian、Huang Xiaoying、Zhang Liang、Chen Yuqin、Niikura Kenichi、Mitomo Hideyuki、Ijiro Kuniharu、Zhang Zhide
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 37 ページ: 9694~9700

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c00996

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-origami DNA for functional nanostructures: From structural control to advanced applications2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Lan、Ma Xingyi、Wang Guoqing、Liang Xingguo、Mitomo Hideyuki、Pike Andrew、Houlton Andrew、Ijiro Kuniharu
    • 雑誌名

      Nano Today

      巻: 39 ページ: 101154~101154

    • DOI

      10.1016/j.nantod.2021.101154

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Assembly Temperature Tuning of Gold Nanoparticles Coated with Oligo(Ethylene Glycol) Derivatives by Free Volume Control of Surface Ligands2021

    • 著者名/発表者名
      H. Mitomo, K. Xiong, Y. Shi, Y. Yonamine, K. Ijiro
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Reversible assembly of gold nanorods in response to temperature in a DNA brush2021

    • 著者名/発表者名
      Jingyan YANG, Hideyuki MITOMO, Yu SEKIZAWA, Yusuke YONAMINE, and Kuniharu IJIRO
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Active Orientation Changes of Gold Nanorods on Polymer Brush Substrates2021

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Mitomo
    • 学会等名
      2021 5+2 International Joint Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルカンチオールを利用した金ナノ粒子の集合化温度の制御2021

    • 著者名/発表者名
      熊坤, 三友 秀之, 与那嶺 雄介, 居城 邦治
    • 学会等名
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 溶媒に応じて可逆的に構造形成が可能な金ナノ粒子中空構造体の創製2021

    • 著者名/発表者名
      杉山亮、 三友秀之、与那嶺雄介、居城邦治
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [図書] 金属ナノ粒子、微粒子の合成、調製と最新応用技術 第7章 第5節「金ナノ粒子の自己組織化と高感度バイオセンサへの展開」2021

    • 著者名/発表者名
      三友秀之
    • 総ページ数
      558
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-862-3
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      https://chem.es.hokudai.ac.jp

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公開日: 2022-12-28  

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