単一分子検出感度を有する近接場ラマンプローブの開発とナノ分析イメージングへの応用

本研究の目的は、単一分子の検出感度を有する近接場ラマン顕微鏡の開発を目指し、高いシグナル増強度と空間分解能を有する近接場金属探針の作製を目的としている。また、その汎用性を高めるため、高増強度・高分解能な金属探針の作製再現性の向上も試みた。増強度及び空間分解能を向上するには、可視光域でプラズモン共鳴波長を有し、かつ先鋭な金属構造を探針先端に作製することが有効である。当該年度の研究成果は以下の通りである。1.ナノリソグラフィによる精彩な銀ナノトライアングルの作製昨年度より提案していた、ナノリソグラフィによる銀ナノトライアングル作製法の精度を向上し、より精彩な銀ナノトライアングルを様々なサイズで作製することに成功した。作製した銀ナノトライアングルの光学特性は、シミュレーション結果と誤差のない値を示し、作製手法の精密さを示した。測定したい試料に合わせて、三角形形状を制御し所望の光学特性を実現することにも成功し、高いラマン増強度を達成した。試料に合わせ、常に高ラマン増強度を得られるということは、近接場ラマン顕微鏡の汎用性を一気に飛躍される成果である。2. 光還元法による簡易な銀ナノロッドの作製金属探針作製を簡易にすることも、近接場ラマン顕微鏡の汎用性向上に重要である。高い増強度・分解能を有し、かつ平易な金属探針作製法として、光還元法による銀ナノロッド作製を試みた。硝酸銀水溶液中にシリコン探針を浸し、光を照射することによって銀を析出させた。マイケルセカーカ不安定化という結晶成長メカニズムを利用し、複数の銀ナノロッドを容易に作製することに成功した。銀ナノロッドの先鋭な構造によって高い増強度と分解能を得られる。本手法は量産性にも優れており、近接場ラマン研究を大きく加速させることと期待する。

本研究の目的は、単一分子の検出感度を有する近接場ラマン顕微鏡の開発を目指し、高いシグナル増強度と空間分解能を有する近接場金属探針の作製を目的としている。また、その汎用性を高めるため、高増強度・高分解能な金属探針の作製再現性の向上も試みた。増強度及び空間分解能を向上するには、可視光域でプラズモン共鳴波長を有し、かつ先鋭な金属構造を探針先端に作製することが有効である。当該年度の研究成果は以下の通りである。1.ナノリソグラフィによる精彩な銀ナノトライアングルの作製昨年度より提案していた、ナノリソグラフィによる銀ナノトライアングル作製法の精度を向上し、より精彩な銀ナノトライアングルを様々なサイズで作製することに成功した。作製した銀ナノトライアングルの光学特性は、シミュレーション結果と誤差のない値を示し、作製手法の精密さを示した。測定したい試料に合わせて、三角形形状を制御し所望の光学特性を実現することにも成功し、高いラマン増強度を達成した。試料に合わせ、常に高ラマン増強度を得られるということは、近接場ラマン顕微鏡の汎用性を一気に飛躍される成果である。2. 光還元法による簡易な銀ナノロッドの作製金属探針作製を簡易にすることも、近接場ラマン顕微鏡の汎用性向上に重要である。高い増強度・分解能を有し、かつ平易な金属探針作製法として、光還元法による銀ナノロッド作製を試みた。硝酸銀水溶液中にシリコン探針を浸し、光を照射することによって銀を析出させた。マイケルセカーカ不安定化という結晶成長メカニズムを利用し、複数の銀ナノロッドを容易に作製することに成功した。銀ナノロッドの先鋭な構造によって高い増強度と分解能を得られる。本手法は量産性にも優れており、近接場ラマン研究を大きく加速させることと期待する。