Development of paper-based plasmonic sensors using the Otto configuration

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K04940
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Fukuda Nobuko 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90360635)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 表面プラズモン共鳴 / オットー配置 / 紙 / 固体脱濡れ / 局在表面プラズモン共鳴

Outline of Final Research Achievements

The gold-deposited paper was used for a sensor sheet in the Otto optical configuration. Dependence of the reflectance on the incident angle shows dramatic attenuation of the reflectance at an angle under the condition of total reflection, which is the phenomenon of surface plasmon resonance. In addition, when proteins were adsorbed on the surface of the gold film on the paper, a shift of the plasmon resonance angle was observed. This means that paper is used as the substrate for detecting addition of dielectric nanolayers in the Otto optical configuration.

Free Research Field

プラズモニクス、表面界面分析、材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

表面プラズモン共鳴を利用したバイオ・ケミカルセンシング手法は、これまでほぼ全てがKretschmann光学配置を利用したものであったが、本研究ではOtto光学配置を利用すれば極めて安価な紙を基材に用いてナノレベルの誘電体膜厚変化を検出できることを実証した。紙の上で伝搬型表面プラズモン共鳴をOtto配置で発現させた例はこれまでにほとんど無く、紙のオプティクス利用の可能性を新たに示したものと言える。バイオセンシングにおいては、検体が付着するチップを使い捨てにすることがマストであるが、紙を利用することで従来の基材であるガラスやプラスチック板のように嵩張らず、容易に焼却処分できるようになる。