2014 Fiscal Year Annual Research Report
局在表面プラズモン誘起力の実空間計測と生体分子揺らぎ制御への応用
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25286030
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
原 正彦 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (50181003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 智広 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30401574)
矢野 隆章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90600651)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 原子間力顕微鏡 / ナノフォトニクス / プラズモニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度から前倒しで開始したダイポールナノアンテナの更なる光誘起力の向上に取り組んだ。生体分子の光補足に主眼に置き、生体分子の光吸収が小さい近赤外領域でプラズモン共鳴波長を有するナノアンテナ構造を作製することに成功した。また、近接場光学顕微鏡を用いてダイポールナノアンテナの近傍に生成される増強電場をマッピングした結果、20nm程度のサイズの増強電場がギャップ間において局在していることがわかった。これにより、ギャップ間において強い電場勾配力が作用することが実証された。
ナノサイズのポリスチレンビーズを原子間力顕微鏡(AFM: Atomic Force Microscope)カンチレバー探針先端に固着し、作製したダイポールアンテナ構造のギャップ部位においてビーズを光補足し、その時の光補足力をAFM力測定した。入射レーザーの強度に比例してAFMの検出力が増大することが確認され、AFMで検出した力が光誘起力に起因することが実証された。しかしながら、レーザー光強度が十分強い場合は、ダイポールナノアンテナの金属表面における光熱効果によってダイポールナノアンテナの形状が球状に熱変形し、光誘起力が低減することがわかった。今後は金属の熱変形を誘起しない程度の入射レーザー光強度で実験をおこなう必要がある。
熱の発生を抑制できる代替材料として高屈折率誘電体の利用も検討し、シリコンやゲルマニウムなどの材料を用いると、高い電場増強度を得ると同時に熱の発生を金属と比べて大幅に低減できることを示した。本成果は現在論文投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
生体分子の光補足を主眼に置き、生体分子の光吸収が小さい近赤外領域でプラズモン共鳴波長を有するナノアンテナ構造を作製することに成功し、生体分子の光補足および分子認識反応の制御が行えるようになったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに開発したダイポールナノアンテナ構造およびプラズモン増強光誘起力測定システムを用いて分子認識反応制御をおこなう。プラズモン増強光誘起力によって力学摂動を加えたときの分子認識反応ポテンシャルの変化を測定し、分子認識反応における光誘起力の寄与を解析する予定である。
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| Causes of Carryover |
26年度に前倒し請求した分をカンチレバー等の購入に使用したが、31760円の残額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
この残額は次年度の消耗品（カンチレバー等）の購入に充てる予定である。
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