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2011 年度 実績報告書

アトリットル空間における局所増幅電場の発現と超高感度スクリーニングチップへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 23350118
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

福田 隆史  独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 研究員 (50357894)

研究分担者 牛島 洋史  独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 研究チーム長 (80356568)
安部 浩司  独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 主任研究員 (80356378)
石田 尚之  独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 研究員 (80344133)
福田 伸子  独立行政法人産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, 研究員 (90360635)
内田 江美  独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 産総研特別研究員 (20600539)
キーワードバイオセンサー / 局在プラズモン / 電場増幅効果 / スクリーニングチップ
研究概要

H23年度は当初計画通り5つの領域横断的な要素技術/課題に取り組み、以下の成果を得た。
[1]「アトリットル空間の創成」:散逸構造形成過程による方法、微粒子を鋳型とする方法、微粒子の最密充填単層構造を利用する方法の3通りでアトリットル構造形成を試みた。得られた構造の透過スペクトルを比較した結果、微粒子の最密充填単層構造を用いる方法が最も高い屈折率感度を示すことを見いだした。
[2]「アトリットル空間の位置制御」:マイクロコンタクトプリント技術により金表面上にアルカンチオールのパターニングを行い、構造形成位置のマクロスコピックな制御ができることを確認した。
[3]「電場閉じ込め効果の検証」:FDTDシミュレーションによってサブ波長構造のサイズや金蒸着膜の厚さについて見通しを立てた上で、実験によって実際の最適条件の絞り込みを行った結果、H23年度目標の2倍以上であるRIU~360を得た。
[4]「種々のプローブによるアトリットル空間内壁の修飾」:[1]の結果から、金表面の化学修飾に重点を置くべきであることが判明したため、チオールによるアンカリングとリンス方法の検討に注力し、C反応性タンパク(炎症マーカー)やレプチン(糖尿病マーカー)について、各々1ng/mL、100pg/mLの超高感度を確認した。
[5]「種々のマーカーに対する検出感度の評価」:チップの透過スペクトル評価のための治具作製と分光光度計の試料室改造を行うとともに、ファイバー型分光光度計を用いた反射スペクトル評価系を構築した。また、従来法と新規光学系による測定結果の比較を行い、データの定量性を確認した。
また、今年度の成果をもとに第11回国際バイオテクノロジー展(BioTech2012@東京ビックサイト)への出展を行う。

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

アトリットル構造が特定され、基本光学特性の実証に成功したことから、高感度と高生産性を兼備するチップ作製に向けての基礎固めが当初計画通り完了した。今後、種々のプローブで修飾したチップ作製と超高感度センシングの実証を行うことによって提案目的が達成できると考えている。

今後の研究の推進方策

初年度の進捗が順調であったことから、H24年度もおおむね当初予定通りに進める予定である。また、構造形成についてより実用的なプロセスを模索するため、ディップコーティング、ナノインプリント、ホットプレス、マイクロ塗工技術などの検討についても予算の範囲内で追加してゆく。企業との連携もより強化してゆく。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Fabrication and optical properties of binary colloidal crystal monolayers consisting of micro- and nano-polystyrene spheres2012

    • 著者名/発表者名
      A.Emoto, E.Uchida, T.Fukuda
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 396 ページ: 189-194

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2011.12.070

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tailored assembly of colloidal particles : Alternative fabrication of photonic crystal or photonic glass2012

    • 著者名/発表者名
      A.Emoto, T.Fukuda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 ページ: "131902-1"-"131902-4"

    • DOI

      10.1063/1.3698136

    • 査読あり
  • [学会発表] 材料の集積・加工による高感度センシング2012

    • 著者名/発表者名
      阿澄玲子、福田隆史、藤巻真
    • 学会等名
      (独)産業技術総合研究所電子光技術研究部門第1回電子光技術シンポジウム
    • 発表場所
      東京、(独)産業技術総合研究所臨海副都心センター
    • 年月日
      2012-02-22
  • [学会発表] ポリスチレン微小球を用いた単層バイナリコロイド結晶の作製と光学的特性2011

    • 著者名/発表者名
      江本顕雄、内田江美、福田隆史
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形、山形大学小白川キャンパス
    • 年月日
      2011-08-30

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公開日: 2013-06-26  

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