金/半導体ナノ粒子を利用した高感度化学センサーの研究開発

使用金/半导体纳米颗粒的高灵敏化学传感器的研发

• 批准号: 06F06083
• 负责人: 渡辺 茂
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kochi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06083/
• 关键词: 金ナノ粒子; 両親媒性ブロック共重合体; ミセル; 自己組織化

金や銀など貴金属ナノ粒子をナノプラットホームとするナノ化学センサーの開発には,ナノメートルサイズの金属ナノ粒子を規則正しく自在に配列させる集積化技術の開発が不可欠である。これまでに両親媒性ブロック共重合体で表面を修飾した金ナノ粒子を合成し,これをラングミューラー-ブロンジェット法を用いてシリコン基板上に集積化する方法を開発した。しかし,この方法では,合成時に混入する未反応のブロック共重合体を完全に取り除くことが難しく。金ナノ粒子を配列させる際,その規則性が損なわれてしまうことが問題となった。そこで,金ナノ粒子を合成することなくブロック共重合体のミセルを直接基板上に自己組織化した後,金イオンをミセルの親水部に導入し,金イオンの還元をブロック共重合体の分解と同時に行うことで,煩雑な精製に煩わされることなく規則的に配列した金のナノドットを作製する方法を新たに開発した。一般に,形状の固定されたナノ粒子とは異なり,基板上に展開されたミセルは,基板表面との相互作用のために無定形になりやすい。このようなミセルからは,大きさや形状の不均一な金属ドットが形成され,化学センサーとして定量分析には向かいない。そこで,基板表面をフッ素系樹脂で前処理を施し,基板表面の表面エネルギーを低下させることで球状のミセルを規則的に自己組織化できることを突き止めた。このようなナノ粒子の反射光・散乱光などの光学特性は,その近傍で進む抗原抗体反応など生体反応にきわめて鋭敏である。その強度変化を通じて生体反応を直接測定できる可能性を秘めており,複雑な光学系を必要としない高感度なバイオセンサーシステムの構築が期待できる。

为了开发使用金和银等贵金属纳米粒子纳米平台的纳米化学传感器，必须开发允许纳米尺寸金属纳米粒子自由且规则排列的集成技术。到目前为止，我们已经合成了表面用两亲性嵌段共聚物修饰的金纳米粒子，并开发了一种使用 Langmueller-Brondjet 方法将其集成到硅基底上的方法。然而，利用该方法，难以完全除去在合成过程中混合的未反应的嵌段共聚物。当排列金纳米颗粒时，问题是它们的规律性丢失了。因此，在不合成金纳米颗粒的情况下直接在基材上自组装嵌段共聚物胶束后，金离子被引入到胶束的亲水部分，并且通过嵌段共聚物的分解引起金离子的还原。同时，我们开发了一种生产规则排列的金纳米点的新方法，无需复杂的纯化麻烦。一般来说，与具有固定形状的纳米颗粒不同，分散在基材上的胶束由于与基材表面的相互作用而趋于变成无定形。这种胶束形成尺寸和形状不均匀的金属点，使其不适合作为化学传感器进行定量分析。因此，我们发现通过用氟树脂预处理基材表面以降低基材表面的表面能，可以规则地自组织球形胶束。这种纳米粒子的光学特性，例如反射光和散射光，对其附近发生的抗原抗体反应等生物反应极其敏感。它有潜力通过强度的变化直接测量生物反应，我们可以期望构建不需要复杂光学系统的高灵敏度生物传感器系统。

项目成果

アドレッサブレ高分子打構造テンプレートを利用したナノ粒子の精密配列への朝鮮

韩国使用可寻址聚合物模板精确排列纳米颗粒

• 发表时间: 2006
• 期刊: 未来材料 10
• 作者: 渡辺 茂;彌田智一
• 通讯作者: 彌田智一

アドレッサブル高分子ナノ構造テンプレートを利用した金ナノ粒子の精密配列

使用可寻址聚合物纳米结构模板精确排列金纳米颗粒

• 发表时间: 2007
• 作者: 渡辺 茂;福井千春;岡崎由佳;李 晶澤;彌田智一
• 通讯作者: 彌田智一

高分子ナノ相分離構造を鋳型として用いる金ナノドットアレイの作製

以聚合物纳米相分离结构为模板制备金纳米点阵列

• 发表时间: 2007
• 作者: 渡辺 茂;福井 千春;Inamur R. Laskar;岡崎 由佳;李 晶澤;彌田 智一
• 通讯作者: 彌田 智一

Template- and vacuum-ultraviolet-assisted fabrication of a Ag-nanoparticle array on flexible and rigid substrates

• DOI: 10.1002/adma.200602851
• 发表时间: 2007-05-07
• 期刊: ADVANCED MATERIALS
• 影响因子: 29.4
• 作者: Li, Jingze;Kamata, Kaori;Iyoda, Tomokazu
• 通讯作者: Iyoda, Tomokazu

Self-assembly of Fluorinated Substrate Mediated Spherical Block Copolymer led to Hexagonal Close-pack Gold Nanostructure

氟化基质介导的球形嵌段共聚物的自组装导致六方密堆积金纳米结构

• 发表时间: 2008
• 作者: I. R. Laskar;S. Watanabe;and T. Iyoda
• 通讯作者: and T. Iyoda