３．超高感度分子認識技術の開発

分子の同定は非常に煩雑な操作を必要とします．有機分子の同定は，NMR，質量分析，元素分析等，様々な分析装置から得られた情報を統合してなされているのです．しかし，光を分子に照射した際に発生するラマンシグナルは，“分子の指紋”とも呼ばれるくらい，分子の特長を良く反映します．つまりこのラマンシグナルを測定することで，容易に生体分子から小分子まで様々な機能性分子を同定することが出来るようになる，夢のような分析技術となるのです．しかし，このラマンシグナルは，とても微弱な信号しか出さない故に，分析技術として活用されてきませんでした．このシグナルを感度良く検出出来れば，分子認識の強力なツールとなることが間違いありません．そこで，金属ナノ粒子の“光閉じ込め効果”を活用したラマンシグナルの増幅現象に近年注目が集まっております．この現象は，表面増強ラマン散乱現象と言います．平たく言うと，金属ナノ粒子によって溜め込まれた光エネルギーを分子に与えることによって，分子はあてた光よりも非常に強い光エネルギーを感じることになり，結果として，ラマンシグナルを強く出すようになるのです．それ故，我々は，金属ナノ粒子を高密度に敷き詰めた，“二次元ナノ粒子集合体”材料をガラス基板上にコロイド化学的手法で作り出すことに成功しました．この基板は強い光閉じ込め効果を発現できるので，この基板の上に分子を載せ，光をあてるだけで，分子の同定が可能となるのです．事実，プローブとした分子のラマンシグナルを106オーダーまで飛躍的に増強させることに成功しました．

この技術を更に高め，より強い光閉じ込め効果を発現する粒子集合体を開発し，１分子レベルの超微量な分子を簡単に検出・同定できる技術にまで昇華させることを目的とし，研究を進めています．

※滋賀県立大学　秋山先生、東京理科大学　安盛先生、春本先生、柳田先生との共同研究です。大変お世話になりました。

【発表論文】
Kosuke Sugawa, Tsuyoshi Akiyama, Yoshimasa Tanoue, Takashi Harumoto, Sayaka Yanagida, Atsuo Yasumori, Shohei Tomita, Joe Otsuki
“Particle size dependence of the surface-enhanced Raman scattering properties of densely arranged two-dimensional assemblies of Au(core)-Ag(shell) nanospheres”
Physical Chemistry Chemical Physics 2014, Ahead of Print

【関連の研究成果】
Kosuke Sugawa, Yoshimasa Tanoue Takuji Ube, Sayaka Yanagida, Takahiro Yamamuro, Yasuyuki Kusaka, Hirobumi Ushijima, Tsuyoshi Akiyama
“Fabrication of dense two-dimensional assemblies over vast areas comprising gold(core)-silver(shell) nanoparticles and their surface-enhanced Raman scattering properties”
Photochemical & Photobiological Sciences 2014, 13, 82-91

Yoshimasa Tanoue, Kosuke Sugawa, Takahiro Yamamuro, Tsuyoshi Akiyama
“Densely arranged two-dimensional silver nanoparticle assemblies with optical uniformity over vast areas as excellent surface-enhanced Raman scattering substrates”
Physical Chemistry Chemical Physics 2013, 15, 15802-15805.

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