金ナノロッドを用いる透過型表面プラズモン共鳴(SPR)センサーの創製

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15655026
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山田 淳 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30136551)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新留 康郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (50264081)
• Keywords: 金ナノロッド / layer-by-layer / プラズモン / SPR / センサー

Research Abstract

金や銀は自由電子が紫外〜近赤外域の光電場と相互作用をおこし,光電場がプラズモン電場へ変換される。平面金薄膜に比べて驚異的に強い表面プラズモン電場を発生する金ナノロッドを活用した新規SPRセンサーを創製することを最終目標に,以下の事項について検討を行った。
(1)金ナノロッドの合成
最近,電解法,ミセルテンプレート法,光反応法による金ナノロッドの合成法が相次いで報告された。しかしいずれの方法も小スケールでの合成であり,球状ナノ粒子との混合物として得られているにとどまっていた。本研究では,化学的還元と光反応を組み合わせることにより極めて短時間かつ高収率で金ナノロッドを合成する方法を開発した。用いる界面活性剤について,カチオン性,アニオン性,アルキル鎖長の異なるものについて紫外可視分光光度計で反応溶液のスペクトル変化を追跡したところ,セシルトリメチルアンモニウムブロミドが最も高い収率を支えることが分かった。現在,光照射波長や銀イオンの濃度を変えることにより,アスペクト比(縦横比)の異なるロッドの合成条件を精意工夫している。
(2)金ナノロッドの固定
先ず,酸で洗浄したガラス基板にポリカチオンとポリアニオンを逐次的に静電吸着させた。この基板を金ナノロッドの溶液に浸漬すると,ロッドの静電吸着が確認された。さらにポリアニオンを吸着させることにより,金ナノロッドの剥離がなくなり,堅固な固定化が実現できた。この基板を溶媒に浸すと,長波長側のプラズモンバンドが大きくシフトし,ナノロッド周囲の屈折率変化に敏感に反応することが分かった。すなわち,屈折率変化を検知するセンサーとしての応用が示された。現在論文を投稿中である。

Research Products

• [Publications] Y.Niidome et al.: "Dichroism of Poly(vinylalcohol) Films Containing Gold Nanorods Induced by Polarized Pulsed-Laser Irrasiation"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 1749-1750 (2003)
• [Publications] 新留 康郎: "金・銀ナノ粒子含有フィルムの偏光特性と機能材料への応用"日本写真学会誌. 66・4. 349-354 (2003)
• [Publications] 山田 淳: "金ナノロッド含有高分子膜の光特性と分子シンクロ"ポリファイル. 40・11. 49-51 (2003)