【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23NM5163
利用課題名 / Title
光メタ表面に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope,バイオセンサ/ Biosensor,電子線リソグラフィ/ EB lithography,ダイシング/ Dicing,フォトニクス/ Photonics
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
岩長 祐伸
所属名 / Affiliation
物質・材料研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
弘中孝史,HU Qi
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
池田直樹,李香蘭
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-635：電子ビーム描画装置 [ELS-BODEN100]
NM-616：シリコンDRIE装置 [ASE-SRE]
NM-649：FE-SEM+EDX [SU8230]
NM-007：表面プラズモン共鳴装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
光の波長より短い周期長をもつ人工的に設計された光機能性ナノ構造表面（光メタ表面）の作製と評価を行うために利用した。また、バイオ分子の固定化反応を評価するための装置も利用した。
実験 / Experimental
光メタ表面の作製は電子線リソグラフィ法によって実施した。シリコン製ウェーハのダイシング、電子線描画、レジストナノパターンをマスクとしてシリコンへのドライエッチングの工程を経て、設計した光メタ表面を作製し、その構造を走査型電子顕微鏡によって評価した。ほぼ設計通りの光メタ表面を得た。バイオ分子の固定化反応は表面プラズモン共鳴（SPR）装置を用いて行った。マイクロ流路に試験液を送液し、反応量の時間プロファイルを測定し、固定効率を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
これまでに作製実績のある光メタ表面の作製であったため、ほぼ設計通りに光メタ表面を作製できた。蛍光バイオセンサとして活用することで単一DNA分子の検出に成功した。１個と０個を区別できる究極的な高精度バイオセンサを実現した。高感度を標榜する既存の方法においてこれまで到達できていない精度である。この成果に関して論文発表［M. Iwanaga et al., Nano Letters 23, 5755 (2023).］を行った。バイオ分子の固定化反応についての結果は今後論文発表する予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
トップビューの光メタ表面の電子顕微鏡写真．シリコンナノ円柱の周期列からなる．
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Masanobu Iwanaga, Metasurface Biosensors Enabling Single-Molecule Sensing of Cell-Free DNA, Nano Letters, 23, 5755-5761(2023).
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01527
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- M. Iwanaga, "Metasurface Fluorescence Biosensors: High Sensitivity, Versatile Detection, and Robustness," The International Symposium on Plasmonics and Nanophotonics (iSPN 2023). 2023年7月, シンガポール.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：1件