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Environment-resistant molecular sensor by plasmonic Raman spectroscopy without the proximity of metals

无需接近金属的等离子体拉曼光谱耐环境分子传感器

基本信息

批准号：
21H01847
负责人：
南川丈夫
金额：
$ 11.07万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，これまで検査可能環境の制約（pH，温度，場所，センサー部に力が加わる環境など）を取り払い，様々な環境で網羅的に微量な分子を識別することが可能な耐環境性分子センサーを開発する．これにより，現在需要が急拡大している環境測定や食品安全性検査などの技術基盤を提供し，持続可能な開発目標（SDGs）に貢献する.2022年度は，金属との接触を必要としない増強ラマン散乱現象を用いたハイエンド型分子センサーの開発を行った．まず，研究代表者の南川を中心に高安定なラマン分光用レーザー光源，高感度分光器を用いた分子検出光学系を開発した．具体的には，倒立型光学顕微鏡を用いたラマン分光システムを構築し，光学系や検出系の最適化を行った．その上で，環境測定，食品安全性測定，バイオセンシングなどで対象としている各種分子を用いて測定液量，分子検出感度露光時間について検討を行った．その結果，測定に必要な液量を1 μL，分子検出感度1 pM，露光時間0.1秒の分子検出を実現した．これは当初目標としていた諸元を十分達成した結果である．また，露光時間については，当初想定よりも100倍高速化できた．さらに，研究代表者の南川を中心に耐環境試験（流水暴露，摩擦など)，研究分担者の安井を中心にバイオセンシング試験，研究分担者の矢野を中心にセンサーシステムの有効性評価も行った．その結果，金属との接触を必要としない増強ラマン散乱現象を用いたハイエンド型分子センサーシステムの有効性を示すことができた．

This study aims to examine possible environmental constraints (pH, temperature, location, environmental stress) and identify possible environmentally resistant molecules. Therefore, there is an urgent need to provide a technical basis for environmental assessment and food safety assessment, and to contribute to the development of possible projects (SDGs). In 2022, metal contact is necessary to increase the intensity of scattered phenomena and the development of useful molecular systems. The research representative of Nanchuan Center has developed a high stability optical spectrometer. In particular, inverted optical micromirrors are used to construct and optimize optical systems. In addition, environmental measurement, food safety measurement, various molecular detection, liquid content determination, molecular detection sensitivity, exposure time determination, etc. As a result, the necessary liquid volume for determination is 1 μL, the molecular detection sensitivity is 1 pM, the exposure time is 0.1 s, and the molecular detection is completed. The original goal was achieved.また，露光时间については，当初想定よりも100倍高速化できた. In addition, the research representative's Nanchuan Center for Environmental Resistance Test (Running Water Exposure, Friction), the research contributor's Yasui Center for Environmental Resistance Test, and the research contributor's Yano Center for Environmental Resistance Test. As a result, metal contact is necessary to enhance the scattering phenomenon.