プラズモン誘起電荷分離を用いた新規バイオセンサの開発

利用等离子体诱导电荷分离开发新型生物传感器

• 批准号: 16J07685
• 负责人: 秋吉 一孝
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07685/
• 关键词: プラズモン誘起電荷分離; 局在表面プラズモン共鳴; 電子移動; 金ナノプリズム; 周期構造; 電子線リソグラフィ; lattice plasmon; Rayleigh Anomaly; 酸化チタン; 金ナノ粒子; 回折カップリング; ナノアンテナ効果; 銀ナノキューブ

今年度は下記の2点に大別した、局在表面プラズモン共鳴（LSPR）センサの高性能化を達成し、成果を学会発表や学術論文により報告することができた。①金ナノ粒子を酸化チタンで被覆した系に対し、適切な電位を印加することにより、LSPRに基づく電荷分離（PICS）が起こる波長や効率を電気化学的に制御した。この構造ではLSPR が長波長側にシフトしやすく、PICS 効率が低くなりやすいが、印加電位を負側にシフトさせると、カソード光電流が増大した。また、光電流ピークは元の吸収ピークの位置に近づくように長波長シフトした。これは、酸化チタン内のバンド曲がりが大きくなり、金ナノ粒子から酸化チタンに注入された電子の、金ナノ粒子への逆電子移動が抑制された効果と、ショットキー障壁が低くなり、酸化チタンへの電子移動が促進された効果などによるものと推察された。これを粒子近傍の屈折率変化に基づくバイオセンシングに利用すれば、出力信号をより大きくし、検出しやすくできると期待される。②金ナノプリズムを光の波長程度の間隔で周期的に配列させ、粒子近傍と溶液バルクの屈折率変化を同時かつ定量的に評価できる新規プラズモン-回折ハイブリッドセンサを開発した。粒子近傍と溶液バルクの屈折率の両方に選択性の高い、LSPR由来のピークだけでなく、溶液バルクの屈折率に選択性の高い、回折由来のディップについてもセンサ応答として利用することで、粒子近傍と溶液バルクの屈折率変化を同時に得られることを、実験と電磁場シミュレーションから裏付けた。これは、試料溶液と標準溶液との屈折率差による影響を排除して、センサ近傍のみの屈折率変化を評価することに役立ち、他の新規マルチ応答センサの開発にもつながると期待される。以上のように、当初の予定とは違う方向へも進展したが、その結果、種々の新規な知見が得られ、プラズモンセンサ特性の改善などに応用できた。

This year, the two points in the record, the bureau in the surface resonance (LSPR), the high performance of the system to achieve, the results of the academic paper published in the report 1. Metal particle acidification, coating system, appropriate potential, charge separation (PICS), wavelength, efficiency, electrochemical control This structure increases the LSPR's efficiency on the long wavelength side and the PICS efficiency on the negative side. The position of the absorption element of the photocurrent is close to the wavelength. In this case, the electron migration in the acidified particles is suppressed by the electron injection, and the electron migration in the acidified particles is promoted by the electron migration in the acidified particles. The change in refractive index of the particle is based on the change in the output signal. 2. The periodic arrangement of the wavelength of the light, the variation of the refractive index of the solution near the particle, and the quantitative evaluation of the new wavelength of the light are all developed. High selectivity of refractive index of solution near particles, high selectivity of solution near The influence of the refractive index difference between the sample solution and the standard solution should be eliminated. The refractive index change of the sample solution should be evaluated. The development of the sample solution should be expected. The above is the result of the improvement of the characteristics of the new rules.

项目成果

金ナノプリズムアレイLSPRの回折カップリングに基づく屈折率応答

基于金纳米棱镜阵列LSPR衍射耦合的折射率响应

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Akiyoshi;Y. Tanaka;T. Ishida;T. Shimura;and T. Tatsuma;秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹;秋吉 一孝・立間 徹;秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹
• 通讯作者: 秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹

プラズモン誘起電荷分離の電気化学的制御とその応用

等离子体诱导电荷分离的电化学控制及其应用

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Akiyoshi;Y. Tanaka;T. Ishida;T. Shimura;and T. Tatsuma;秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹;秋吉 一孝・立間 徹
• 通讯作者: 秋吉 一孝・立間 徹

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金ナノプリズムアレイに基づくプラズモン-光回折ハイブリッドセンサ

基于金纳米棱镜阵列的等离子光学衍射混合传感器

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Akiyoshi;Y. Tanaka;T. Ishida;T. Shimura;and T. Tatsuma;秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹
• 通讯作者: 秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹

Development of LSPR Sensors Based on Plasmon-Induced Charge Separation

基于等离激元诱导电荷分离的局域表面等离子体共振传感器的开发

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Akiyoshi;Y. Tanaka;T. Ishida;T. Shimura;and T. Tatsuma;秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹;秋吉 一孝・立間 徹;秋吉 一孝・田中 嘉人・石田 拓也・志村 努・立間 徹;秋吉 一孝・西 弘泰・立間 徹;K. Akiyoshi and T. Tatsuma
• 通讯作者: K. Akiyoshi and T. Tatsuma