研究課題
最終年度は、これまでに得た知見を基に、局在表面プラズモン(LSP)の協力現象を利用した線形・非線形の光バイオセンサ開発に関する研究を行った。銀ナノ粒子固定化ビーズおよび金ナノロッドにDNAを表面修飾し、これらの混合液にターゲットDNAを添加して光散乱スペクトルの変化を調べた。その結果、表面修飾したDNAと相補的なDNAをターゲットとして添加すると近赤外域では光散乱が増強し、逆に紫外域では減少することが分かった。EDXによる組成分析も行い、金ナノロッドがターゲットDNAを介して高密度に上記ビーズ上に固定化されていることを確認した。また、前年度に開発したクラスターDDA法を用いた理論解析を行い、金ナノロッドの長軸方向のLSPの集団モードの協力現象が近赤外域における増強の主な原因であり、一方で紫外域のインターバンド遷移が協力現象で強め合って銀ナノ粒子のLSPの集団モードと打ち消し合うことで紫外域での減少が生じる可能性を示した。また、ミスマッチDNA添加時にはほとんど変化が無いことから、異種DNAの検出に成功したと考えられる。また、検出感度の理論限界を見積ったところamol～zmolの微量DNAを白色光で検出できる可能性も分かった。さらに、非線形光学応答の一例として、バインダー分子の長さを変えて作製した銀ナノ粒子固定化ビーズのラマン散乱特性も調べた。分子サイズが小さな場合ほど強いラマン散乱が得られ、銀ナノ粒子間にナノギャップが形成されて局在光電場の顕著な増強が起こっている可能性を明らかにした。また、銀ナノ粒子間の距離が数nm程度になると2～3ケタほどの電場増強が起こることを理論的にも確認し、実験との整合性を確認した。一方、同様の系で赤外光照射によるタンパク質の熱凝固反応も確認しており、もう一つの目標だったナノ・マイクロ空間での光検出型温度センサ開発のための重要な知見も得た。
すべて 2014 2013 その他
すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)
J. Phys. Chem. C
巻: 118 ページ: 7235-7241
10.1021/jp501613b
Research on Chemical Intermediates
巻: published online ページ: in press
10.1007/s11164-014-1610-0
10.1007/s11164-014-1607-8
Scientific Reports (Nature Publishing Group)
巻: 3 ページ: 3047(1-7)
10.1038/srep03802
The Journal of Physical Chemistry C
巻: 117 ページ: 15247-15252
10.1021/jp4028244
http://www.nanosq.21c.osakafu-u.ac.jp/
