Development of tunable gold nanostructures for novel nanopore devices

开发用于新型纳米孔器件的可调谐金纳米结构

• 批准号: 21H01736
• 负责人: 三友 秀之
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Hokkaido University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01736/
• 关键词: 分子検出; 表面プラズモン; 金ナノ粒子; 可動型ナノ構造; 表面プラズモン共鳴

本研究では、金属ナノ構造体が特定波長の光の照射下で示す表面プラズモン共鳴を利用した生体高分子の高感度検出法として、表面増強ラマン散乱測定基材の開発に取り組んでいる。表面プラズモン共鳴は金属ナノ構造体の中でも鋭利な部分で強く増強され、特に狭いギャップ部位において著しく増強されることが知られているが、その狭いギャップ部位にいかに効率的に測定対象物質を導入できるかが重要な課題となっている。本研究では、独自に開発した「ハイドロゲルを利用して金属ナノ構造体のギャップ距離を自在に制御する技術」を基盤に、より高感度化を達成するために三角形プレート状金ナノ粒子を用いて実現する。さらには、基板上に形成したナノポアに組み込むことで、より効率的に測定対象物を検出可能にすることを目指している。具体的には、三角形プレート状ナノ粒子を円形のナノポアに６つ頂点が向き合った形で導入する技術を開発し、このナノ粒子をハイドロゲルと複合化して、ナノスケールでギャップを制御するシステムへと組み上げる。当該年度においては、三角形プレート状金ナノ粒子を気-液界面で並べ、頂点が近接した状態で配置された薄膜を形成した。それをハイドロゲル上に載せ、15度から32度の間の温度変化によって大きく調整可能なプラズモニックデバイスの作製に成功した。タンパク質の表面増強ラマン散乱のシグナル検出にも成功し、その増強効果の評価を進めている。一方で、ナノポアにプラズモニックナノ粒子を精密に配置する技術の確立に関しては、継続的に検討を進めている。

在这项研究中，我们正在开发一种表面增强拉曼散射测量基板，作为生物聚合物的高灵敏度检测方法，利用金属纳米结构在特定波长的光照射下表现出的表面等离子体共振。众所周知，表面等离子体共振在金属纳米结构的尖锐部分，特别是在窄间隙位置处强烈增强，但如何将目标物质有效地引入这些窄间隙位置已成为一个重要问题。在这项研究中，我们基于自主开发的“利用水凝胶自由控制金属纳米结构间隙距离的技术”，利用三角形板状金纳米粒子实现了更高的灵敏度。此外，通过将其结合到形成在基板上的纳米孔中，他们的目标是能够更有效地检测测量目标。具体来说，我们开发了一种技术，将三角形板状纳米颗粒引入六个顶点彼此相对的圆形纳米孔中，然后将这些纳米颗粒与水凝胶复合，以创建一个在纳米尺度上控制间隙并组装的系统。今年，三角形板状金纳米粒子排列在气液界面，形成顶点彼此靠近的薄膜。通过将其放置在水凝胶上，他们成功地创建了一种等离激元装置，该装置可以通过在 15 到 32 度之间改变温度来进行很大程度上的调节。我们还成功检测到了蛋白质表面增强拉曼散射的信号，目前正在评估增强效果。另一方面，我们正在继续研究建立将等离子体纳米粒子精确放置在纳米孔中的技术。

项目成果

高分子ブラシを利用した棒状金ナノ粒子の垂直配列化と配向変化

使用聚合物刷垂直排列和改变棒状金纳米粒子的方向

• 发表时间: 2022
• 作者: 関澤 祐侑;三友 秀之;与那嶺 雄介;磯野 拓也;田島 健次;佐藤 敏文;居城 邦治
• 通讯作者: 居城 邦治

Fabrication of Tunable Gold Nanoprism Array with Thermo-responsive Hydrogel for a Sensitive Plasmonic Sensor

用于敏感等离子体传感器的热响应水凝胶可调谐金纳米棱柱阵列的制造

• 发表时间: 2023
• 作者: Tianxu Gao;Hideyuki Mitomo;Yusuke Yonamine;Kuniharu Ijiro
• 通讯作者: Kuniharu Ijiro

Assembly Temperature Tuning of Gold Nanoparticles Coated with Oligo(Ethylene Glycol) Derivatives by Free Volume Control of Surface Ligands

通过表面配体的自由体积控制来调节涂有低聚乙二醇衍生物的金纳米颗粒的组装温度

• 发表时间: 2021
• 作者: H. Mitomo;K. Xiong;Y. Shi;Y. Yonamine;K. Ijiro
• 通讯作者: K. Ijiro

2次元平面上で構造を制御可能な金ナノロッドアレイの創製

创建结构可在二维平面上控制的金纳米棒阵列

• 发表时间: 2022
• 作者: JINGYAN YANG;Hideyuki MITOMO;Yu SEKIZAWA;Yusuke YONAMINE;Kuniharu IJIRO;三友 秀之・楊 セイケン・関澤 祐侑・与那嶺 雄介・居城 邦治
• 通讯作者: 三友 秀之・楊 セイケン・関澤 祐侑・与那嶺 雄介・居城 邦治

Thermo-responsive Silver Nanocube Assembled Films

热响应银纳米立方组装薄膜

• DOI: 10.1246/bcsj.20220047
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Mitomo Hideyuki;Takeuchi Chie;Sugiyama Ryo;Tamada Kaoru;Ijiro Kuniharu
• 通讯作者: Ijiro Kuniharu