2023 年度研究成果報告書

グースヘンシェンシフトの近接場検出による高感度単一分子計測手法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	22K18958
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	早澤紀彦国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90392076)
研究期間 (年度)	2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード	グースヘンシェンシフト / 近接場光学 / 表面プラズモン
研究成果の概要	本課題では、角度グースヘンシェンシフト (Angular Goos-Hanchen Shift: A-GHS）に基づく屈折率センサーにおいて、近接場検出を世界で初めて融合させ、モル濃度で表現されていた感度を革新的に向上し、分子数レベルの感度表記を可能とすることを目的として新規手法開発を行った。2022年度は、常温大気圧中A-GHSシステムを、バイオセンサー応用を念頭に液中環境で測定可能な装置設計を行い、PDMSを用いた液中環境用セルを組みこんだ。2023年度はA-GHSビームの近接場散乱光をロックイン検出することで非常に強い背景光から微弱な近接場成分を高効率で検出する手法設計・開発を行った。
自由記述の分野	近接場光学
研究成果の学術的意義や社会的意義	センサー感度は「ナノモル」や「ピコモル」等のモル濃度で議論されることが多い。高感度を示すよう聞こえるが、分子数で表記すると、10^11~10^14個という途方もない数である。本課題では、角度グースヘンシェンシフト (Angular Goos-Hanchen Shift: A-GHS）に基づく屈折率センサーにおいて、近接場検出を世界で初めて融合させ、モル濃度で表現されていた感度を分子数レベルの感度表記で可能とする。究極的に１分子感度の達成を目指しており、本分析手法は、昨今のSARS-CoV-2といったウイルス検出需要に応えるだけでなく、あらゆる分子種に対して適応できる汎用性の高い手法となり得る。