2003 Fiscal Year Annual Research Report

導波モード・表面プラズモン共鳴励起による有機超薄膜の高感度時間分割蛍光測定と応用

Research Project

Project/Area Number	14205122
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	長村利彦九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90117200)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	川井秀記静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (80324341) 田中敬二九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20325509)
Keywords	表面プラズモン共鳴 / 電場増強エバネッセント光 / DNA誘導体超薄膜 / 蛍光の超高感度計測 / 高性能ガスセンシング / 電子移動消光
Research Abstract	地球規模での温暖化や環境問題、高齢化社会の進展に伴い高感度・高速応答・小型軽量などセンシングデバイスのさらなる高性能化が望まれている。本研究代表者らは、表面プラズモン共鳴(SPR)あるいは導波モード(GWM)により薄膜に閉込められ電場増強されたエバネッセント波を励起光として用い有機色素の高感度蛍光スペクトル測定のセンシング応用をめざしている。本研究では、その特異な構造などから新しい光・電子デバイスへの応用が期待されているDNAおよびその疎水化誘導体(H-DNA)に蛍光色素を取り込んだ薄膜系のSPR励起蛍光による高性能センシングを検討した。適当な溶媒を用いてethydium bromide, rhodamine B, Acridine orangeなどの蛍光色素を取り込んだDNA, H-DNAを調製した。これらの溶液を用いて真空蒸着した銀膜上にスピンコーターにより数十mm厚のフィルムを作成した。蛍光分光光度計の中に2個の回転ステージを設置し、プリズムを通して金属膜側からチョップした波長可変He-Neレーザーをプローブ光(P偏光)として入射し、反射率の入射角依存性を観測した。それを励起光としある入射角での蛍光・励起スペクトル測定などを行った。DNA, H-DNAは均一溶液中に比べかなり高い濃度まで色素の相互作用を抑え、単分子分散状態でとりこむことができることがわかった。特定の入射角で反射率が極小になるSPRが観測され、この入射角で励起することによって、直接励起より2桁以上高感度に蛍光を観測できた。他のすべての組み合せにおいても同様に蛍光強度は増強された。これはSPR条件での金属自由電子のプラズマ振動との共鳴により電場増強されたエバネッセント波が薄膜中の蛍光分子を効率的に励起したためである。そのような系の蛍光強度はある流速以上の窒素ガスおよび窒素酸化物ガスおよび排気に伴って、可逆的かつ高速応答で減少および回復した。DNA超薄膜のSPR励起蛍光による高性能ガスセンサの可能性が示された。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Toshihiko Nagamura: "High performance sensing of nitrogen oxides by surface plasmon resonance excited fluorescence of dye-doped deoxyribonucleic acid thin films"Applied Physics Letters. 83(4). 803-805 (2003)
[Publications] Toshihiko Nagamura: "Molecular photonics by femtosecond laser"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 406. 19-25 (2003)
[Publications] 長村利彦: "フォトニック分子メモリ"応用物理. 72(2). 196-200 (2003)
[Publications] Toshihiko Nagamura: "Highly sensitive detection of transient absorption in dye-doped ultrathin polymer films by the TiO_2/K^+ composite optical waveguide method upon pulsed laser e"Talanta. (in press).
[Publications] Keiji Tanaka: "Visualization of active surface molecular motion in a polystyrene film by scanning viscoelasticity microscopy"Langmuir. 19. 6573-6575 (2003)
[Publications] Hideki Kawai: "Highly sensitive measurements of transient absorption spectra of ultrathin organic films by the white light optical waveguide method"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 406. 163-168 (2003)
[Publications] 長村利彦(監修・分担執筆): "有機エレクトロニクス・フォトニクス材料とデバイス---21世紀情報産業の新たな展開をめざして---"シーエムシー出版、東京. 371 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

導波モード・表面プラズモン共鳴励起による有機超薄膜の高感度時間分割蛍光測定と応用

Principal Investigator

長村 利彦 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90117200)

Research Products

[Publications] Toshihiko Nagamura: "High performance sensing of nitrogen oxides by surface plasmon resonance excited fluorescence of dye-doped deoxyribonucleic acid thin films"Applied Physics Letters. 83(4). 803-805 (2003)

[Publications] Toshihiko Nagamura: "Molecular photonics by femtosecond laser"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 406. 19-25 (2003)

[Publications] 長村 利彦: "フォトニック分子メモリ"応用物理. 72(2). 196-200 (2003)

[Publications] Toshihiko Nagamura: "Highly sensitive detection of transient absorption in dye-doped ultrathin polymer films by the TiO_2/K^+ composite optical waveguide method upon pulsed laser e"Talanta. (in press).

[Publications] Keiji Tanaka: "Visualization of active surface molecular motion in a polystyrene film by scanning viscoelasticity microscopy"Langmuir. 19. 6573-6575 (2003)

[Publications] Hideki Kawai: "Highly sensitive measurements of transient absorption spectra of ultrathin organic films by the white light optical waveguide method"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 406. 163-168 (2003)

[Publications] 長村 利彦(監修・分担執筆): "有機エレクトロニクス・フォトニクス材料とデバイス---21世紀情報産業の新たな展開をめざして---"シーエムシー出版、東京. 371 (2003)

長村利彦九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90117200)

[Publications] 長村利彦: "フォトニック分子メモリ"応用物理. 72(2). 196-200 (2003)

[Publications] 長村利彦(監修・分担執筆): "有機エレクトロニクス・フォトニクス材料とデバイス---21世紀情報産業の新たな展開をめざして---"シーエムシー出版、東京. 371 (2003)