JP5241730B2 - 光電場増幅素子を用いたプローブ - Google Patents
光電場増幅素子を用いたプローブ Download PDFInfo
- Publication number
- JP5241730B2 JP5241730B2 JP2009538282A JP2009538282A JP5241730B2 JP 5241730 B2 JP5241730 B2 JP 5241730B2 JP 2009538282 A JP2009538282 A JP 2009538282A JP 2009538282 A JP2009538282 A JP 2009538282A JP 5241730 B2 JP5241730 B2 JP 5241730B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nanorod
- probe
- nanorods
- raman scattering
- tungsten oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
Description
発明2のプローブは、ラマン散乱分光に用いる金属からなるプローブであって、その本体の表面に、導電層と絶縁層とが積層されてなるナノロッドからなり、前記ナノロッドの組成がWO x (2.5≦x≦3)である、光電場を増幅する光電場増幅素子が一個または複数、立設されてなり、前記光電場増幅素子が、酸化タングステンナノロッドを炭素または一酸化炭素存在下で加熱することによって局所的に還元させて得られたものであり、10 10 以上のラマン散乱増強効果を示し、単分子のラマン散乱が検出可能であることを特徴とする。
発明3のプローブは、発明1または発明2のプローブにおいて、前記光電場増幅素子が、WO x (2.5≦x≦3)の組成であり、直径10〜100nmで長さ100nm〜30μmのロッド状の酸化タングステン結晶であることを特徴とする。
発明4のプローブは、発明1または発明2のプローブにおいて、前記光電場増幅素子が、結晶内に{001}Crystallographic shear構造を有し、原子層レベルの導電面が絶縁体層で隔たれたナノギャップ構造を持つことにより高いラマン散乱増強効果を示す酸化タングステンナノロッドであることを特徴とする。
発明5のプローブは、発明1または発明2のプローブにおいて、酸化タングステンナノロッドのラマン散乱増強効果により、水溶液中で1nM以下の希薄な濃度で存在する分子の検出できることを特徴とする。
発明6のプローブは、発明1または発明2のプローブにおいて、酸化タングステンナノロッドのラマン散乱増強効果により、水溶液中で単分子の分子振動を検出できることを特徴とする。
発明7のプローブは、発明1または発明2のプローブにおいて、酸化タングステンナノロッドに光を照射することによってナノロッド近傍に存在する分子を光あるいは熱によって励起することにより化学反応を局所的に引き起こすことを特徴とする。
また、上記光電場増幅素子を結晶成長させて表面に立設することでナノギャップ間隔が均一化させることできるので、長期間安定してラマン散乱の増強効果を得ることができる。また、ギャップの間隔は結晶成長時に決まるので、成長条件によりギャップの間隔を制御可能である。
さらに、本発明のプローブによれば、ラマン散乱分光が飛躍的に増強され、従来では不可能であった様々な高精度分析が可能になる。
本発明者らは、酸化タングステンナノロッドが光電場増強効果を持つことを見出し、この効果を利用した各種の母材に適用することで、その機能を大幅に向上することができた。本明細書において、「ナノロッド」とは直径が10〜100nmで長さが100nm〜30μmのロッド状結晶のことをいう。
図1は、酸化タングステンナノロッドの構造を示す模式図である。図1に示すように、酸化タングステンナノロッドにはロッドの長軸に平行方向に酸素欠損面が形成されている。この酸素欠損面が原子レベルの薄さを持つ導電面となっている。また、導電面同士は数nmの厚さの絶縁体(WO3)で隔てられており、このようなナノサイズの層状構造が光電場増強に大きく寄与しているのではないかと考えられる。それは、従前より知られた以下のような金、銀、銅などの金属微粒子による効果より推測しえる。
さらに大きいnの値をとることも可能であり、また、様々なnの値が1つのナノロッド内で混在する場合もある。従って、WOxのxの値は2.5から3の間でほぼ連続的に変化可能と考えられる。
図6に示すネットワーク構造のW5O14酸化タングステンナノロッドについては導電性に関するデータがないが、この構造も光電場増強効果を有すると考えられる。
本発明のプローブは、ラマン散乱分光に用いる金属からなるプローブであって、その本体の表面に前述の光電場増幅素子が一個または複数(多数)立設されて構成される。以下、光電場増幅素子が酸化タングステンナノロッドである場合を中心に説明する。
単一分子検出が可能な方法として色素分子を用いた蛍光顕微鏡法があるが、あらかじめ色素分子によるマーキングが必要である。
色素分子の褪色により長時間の観察が困難、光の回折限界を超えた位置分解能は得られない、などの問題点がある。本発明の酸化タングステンナノロッドを用いたセンサーによる増強ラマン散乱分光を用いれば、これらの問題点を解決した単一分子検出が可能になり、さらにその分子が存在している環境に関する詳細な情報が得られると考えられる。
酸化タングステンナノロッドの著しく大きい光電場増強効果を用いると単一分子のラマンスペクトルが得られる。ラマンスペクトルが得られれば分子構造が明らかになるので、プローブ先端に存在する極微量分子を同定、識別できる。また、プローブを走査することにより微量分子のマッピングを行うことができる。酸化タングステンナノロッドは水溶液中、有機溶媒中でも安定であるので、微量分子の3次元的な分布を原子分子スケールの非常に高い空間分解能で得ることができる。実際に水溶液中にnMレベルで存在する微量ローダミン6G分子をラマンスペクトルから識別することができている。このプローブは非常に広い範囲の応用が考えられる。例えば、生物分野では、微量タンパク質、生体信号伝達物質の同定、DNA塩基配列の解読、生体細胞内の物質輸送過程の解明などに応用できる。また、化学分野では、触媒反応における局所活性サイトの解明、反応中間体の同定による反応機構解明、燃料電池の電極表面解析などに応用できる。
従来の金、銀微粒子では、ナノギャップは微粒子間に一個のみ存在するが、ナノロッド内ではナノギャップが積層した構造を作ることができ、従来よりも大きいラマン散乱の増強度を得ることができる。従来、単一分子ラマン散乱分光が可能な分子は、分子自体が共鳴効果によって大きなラマン散乱断面積を有する色素分子に限られていたが、酸化タングステンナノロッドでは色素分子ではない一酸化炭素分子でも単一分子ラマンの検出に成功している。図15に、吸着COのラマンマッピング(単一分子レベルのCOを検出)の説明図を示す。実際に炭素の同位体を用いて、12COと13COを1:1の割合で酸化タングステンナノロッドに吸着させた場合に、ある一つの増強ラマン活性サイトでは、どちらか一方の同位体のみが観察されることから、単分子レベルの検出が可能であることを証明した。図16に、吸着12COと吸着13COのラマンスペクトルを示す。このように、ラマン分光は振動分光であるため、質量の異なる同位体元素を振動数の違いから識別できる。このプローブを用いると微量サンプルの年代測定が可能になる。また、CO分子についてブリンキングも観察された。図17に、吸着CO分子のピーク強度の時間依存性を示す。ブリンキングとは、ピーク強度、波数が時間と共に変動する現象であり、単分子ラマンの直接的な証拠とされている。このような単一分子検出が可能な特に著しい電場増強を示すナノロッドは成長したナノロッドをわずかに酸化あるいは還元することによって実現できる。酸化タングステンナノロッドの局所酸化は大気中で0.1mW/μm2〜10mW/μm2の強度でスポット径1μmに絞ったレーザ光を照射することによって行うことができる。
酸化タングステンナノロッドに光を照射することによってナノロッド近傍に存在する分子を光あるいは熱によって励起することにより化学反応を局所的に引き起こす。実際にオイル中でナノロッドに光照射することによって局所的にアモルファスカーボンを形成した実験結果がある。応用例としては生体細胞内での局所化学反応誘起、局所的な細胞破壊、癌治療が挙げられる。
酸化タングステンナノロッド表面自体に触媒活性が存在する。図20のSEM像に示すように酸化タングステンナノロッド表面には大気中でアモルファスカーボンが生成する。ナノロッドに付着している球状のものがアモルファスカーボンである。図21に付着しているものがアモルファスカーボンであることを示すラマン散乱スペクトルを示す。これは大気中の有機分子が分解することによって生成したものと考えられる。このアモルファスカーボンの生成は光照射によって促進されるので、酸化タングステンナノロッドを可視光領域の光で利用できる光触媒として用いることができる。
局所分子プローブとして使用する場合に酸化タングステンナノロッドプローブを原子間力顕微鏡のプローブとして用いることは重要である。タングステン基板上に多数成長させた酸化タングステンナノロッドの中の1本を光学顕微鏡下で微動ステージを用いて原子間力顕微鏡(AFM)のティップ先端に接触させる。その後、図22に示すようにナノロッドとティップの接点にレーザを照射することによってナノロッドをティップに固定できる。
実施例1
基材として先端を電解研磨法により先鋭化させたタングステン多結晶ワイヤで根本の太さが0.25mm、長さ20mmのものを用いた。図9に模式的に示すようなセットアップで、超高真空槽内を圧力6×10−6Torrの酸素で満たし、その条件でタングステン箔(厚さ0.02mm:蒸着源)を1250℃に加熱して酸化タングステンを昇華させた。この酸化タングステンを730℃に加熱したタングステン基材上に蒸着させ、10時間の成長時間でWOxナノロッドを成長させた。
WO2、WO3等の正規組成以外の中間酸化物のxの値をラマンスペクトルから求める方法は確立していないので、酸化タングステンのラマンスペクトルのピークがxの値に応じて、異なる波数に現れることを利用して、そのピークを基に推測した(以下、同様)。以下で示す酸化タングステンナノロッドの長さおよび直径は得られたナノロッドの平均値を示したものである。
上記で作製したWOxナノロッドに、酸素欠損面の秩序化のためのアニールを780℃で、30分施した(処理1−1)。WOxナノロッドのxは2.6〜2.9、長さ4μm、直径50nmであった。
次に、このWOxナノロッドについてラマン散乱増強度を求めた。ラマン散乱増強度は、ローダミン6G(表1ではRで示す)を用いて前述の方法で測定を行い、バルク結晶が与えるピークと単層の吸着種のピークの強度比から求めた(以下、同様)。その結果、ラマン散乱増強度は2×104であった。
さらに、このWOxナノロッドについて、前述した次の応用例への適用の可否を調べた。
(1)分子識別プローブ(単層程度の感度)
(2)分子識別プローブ(単一分子の感度)
(3)同位体識別プローブ(単層程度の感度)
(4)同位体識別プローブ(単一分子の感度)
(5)局所化学反応誘起プローブ
(6)光触媒の高効率化
その結果、(1)、(3)、(5)、(6)への適用が可であることが確認できた。
表1に、実施例で作製したサンプルの実験結果を示し、表2に、実施例のサンプルを用いた結果を示す。
実施例1と同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記処理1−1に加え、WOxナノロッド表面の反応性を抑えることを目的として、WOxナノロッド表面にWS2の膜を作るための硫化処理を、780℃で20分、圧力5×10−5Torr(H2S)の条件で施した(処理2)。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。
このWOxナノロッドについて、実施例1と同様にして、ラマン散乱増強度を求めた。その結果、1×104であった。さらに、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1と同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、基材として単結晶(110)〔表1では「単」で示す〕を用いた以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さ2μm、直径30nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、基材として単結晶(110)を用い、タングステン箔の加熱温度を1200℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、タングステン箔の加熱温度を1200℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、酸素欠損面の秩序化のためのアニールを850℃で、60分施した(処理1−2)。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、タングステン箔の加熱温度を1200℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、水素(D2)によるナノロッドの還元処理を圧力10−3Torrで60分施した(処理3)。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、タングステン箔の加熱温度を1200℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理1−1を施した。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を7×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1200℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理1−1及び処理2を施した。このWOxナノロッドのxと直径は実施例1のものと同じ、長さは5μmであった。このWOxナノロッドについて、実施例1と同様にして、ラマン散乱増強度を求めた。その結果、1×104であった。さらに、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を7×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1200℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxと直径は実施例1のものと同じ、長さは5μmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を7×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1110℃とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を7×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1110℃とし、成長時間を20時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxと直径は実施例1のものと同じ、長さは5μmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を7×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1120℃とし、成長時間を20時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理1−2を施した。このWOxナノロッドのxと直径は実施例1のものと同じ、長さは5μmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を7×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1120℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間は20時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに、上記のような処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じで、長さは10μm、直径は75nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1110℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を20時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理2を施した。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じで、長さは10μm、直径は75nmであった。このWOxナノロッドについて、実施例1と同様にして、ラマン散乱増強度を求めた結果、1×103であった。また、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1100℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を20時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じで、長さは10μm、直径は75nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1100℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、メタノールによる還元処理を600℃で圧力1×10−4Torrの条件で施した(処理4)。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じで、長さは3μm、直径は30nmであった。このWOxナノロッドについて一酸化炭素を用いる方法によりラマン散乱増強度を求めた。ラマン散乱増強度は、単分子が観察されたことから、単分子観察に必要とされている増強度1×1010以上とした。また、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、(1)〜(6)のすべてに対し適用が可であることが確認された。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1100℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、1μm径に絞ったレーザ光を大気中でWOxナノロッドに比較的高い強度で照射することによってナノロッドを局所的に酸化する処理をArレーザ(514.5nm)を1mW/μm2で照射して行った(処理5)。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じで、長さは3μm、直径は30nmであった。このWOxナノロッドについて実施例17と同様にしてラマン散乱増強度を求めたところ、1×1010以上であった。また、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、(1)〜(6)のすべてに対し適用が可であることが確認された。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1100℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、COによる還元処理を室温、圧力1Torrで3時間施した(処理6)。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じで、長さは3μm、直径は40nmであった。このWOxナノロッドについて実施例17と同様にしてラマン散乱増強度を求めたところ、1×1010以上であった。また、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、(1)〜(6)のすべてに対し適用が可であることが確認された。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1100℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間は5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記した処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxと寸法は実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1100℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理5を施した。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じであった。このWOxナノロッドについて実施例17と同様にしてラマン散乱増強度を求めたところ、1×1010以上であった。また、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、(1)〜(6)のすべてに対し適用が可であることが確認された。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1130℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さは2μm、直径は30nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1200℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さは2μm、直径は30nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1200℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理5を施した。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さは3μm、直径は30nmであった。このWOxナノロッドについて実施例17と同様にしてラマン散乱増強度を求めたところ、1×1010以上であった。また、このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、(1)〜(6)のすべてに対し適用が可であることが確認された。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1250℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理は施さなかった。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さは4μm、直径は40nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1250℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、上記処理5を施した。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さは4μm、直径は40nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1において、酸素圧力を5×10−6Torrとし、タングステン箔の加熱温度を1250℃とし、基材の温度を最初は730℃とし、最後は850℃とし、その間は比例して昇温させ、成長時間を5時間とした以外は同様にしてWOxナノロッドを作製した。このWOxナノロッドに対し、大気にさらすことによって表面に付着するカーボンを用いた還元処理を行い、その後650℃で真空アニールした(処理7)。このWOxナノロッドのxは実施例1のものと同じ、長さは4μm、直径は40nmであった。このWOxナノロッドについて、前述した応用例への適用の可否を調べたところ、実施例1と同様な結果が得られた。
実施例1で用いた基材をそのまま用いて前述した応用例への適用の可否を調べたところ、いずれにも適用ができないことが確認された。
Claims (7)
- ラマン散乱分光に用いる金属からなるプローブであって、その本体の表面に、導電層と絶縁層とが積層されてなるナノロッドからなり、前記ナノロッドの組成がWO x (2.5≦x≦3)である、光電場を増幅する光電場増幅素子が一個または複数、立設されてなり、前記光電場増幅素子が、酸化タングステンナノロッドを大気中でレーザ照射することによって局所的に酸化させて得られたものであり、10 10 以上のラマン散乱増強効果を示し、単分子のラマン散乱が検出可能であることを特徴とするプローブ。
- ラマン散乱分光に用いる金属からなるプローブであって、その本体の表面に、導電層と絶縁層とが積層されてなるナノロッドからなり、前記ナノロッドの組成がWO x (2.5≦x≦3)である、光電場を増幅する光電場増幅素子が一個または複数、立設されてなり、前記光電場増幅素子が、酸化タングステンナノロッドを炭素または一酸化炭素存在下で加熱することによって局所的に還元させて得られたものであり、10 10 以上のラマン散乱増強効果を示し、単分子のラマン散乱が検出可能であることを特徴とするプローブ。
- 請求項1または2に記載のプローブにおいて、前記光電場増幅素子が、WO x (2.5≦x≦3)の組成であり、直径10〜100nmで長さ100nm〜30μmのロッド状の酸化タングステン結晶であることを特徴とするプローブ。
- 請求項1または2に記載のプローブにおいて、前記光電場増幅素子が、結晶内に{001}Crystallographic shear構造を有し、原子層レベルの導電面が絶縁体層で隔たれたナノギャップ構造を持つことにより高いラマン散乱増強効果を示す酸化タングステンナノロッドであることを特徴とするプローブ。
- 請求項1または2に記載のプローブにおいて、酸化タングステンナノロッドのラマン散乱増強効果により、水溶液中で1nM以下の希薄な濃度で存在する分子の検出をするためのプローブ。
- 請求項1または2に記載のプローブにおいて、酸化タングステンナノロッドのラマン散乱増強効果により、水溶液中で単分子の分子振動を検出するためのプローブ。
- 請求項1または2に記載のプローブにおいて、酸化タングステンナノロッドに光を照射することによってナノロッド近傍に存在する分子を光あるいは熱によって励起することにより化学反応を局所的に引き起こすためのプローブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009538282A JP5241730B2 (ja) | 2007-10-24 | 2008-10-24 | 光電場増幅素子を用いたプローブ |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007276691 | 2007-10-24 | ||
JP2007276691 | 2007-10-24 | ||
JP2009538282A JP5241730B2 (ja) | 2007-10-24 | 2008-10-24 | 光電場増幅素子を用いたプローブ |
PCT/JP2008/069366 WO2009054507A1 (ja) | 2007-10-24 | 2008-10-24 | 光電場増幅素子とそれを用いたプローブ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009054507A1 JPWO2009054507A1 (ja) | 2011-03-10 |
JP5241730B2 true JP5241730B2 (ja) | 2013-07-17 |
Family
ID=40579610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009538282A Active JP5241730B2 (ja) | 2007-10-24 | 2008-10-24 | 光電場増幅素子を用いたプローブ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8601610B2 (ja) |
EP (1) | EP2214001B1 (ja) |
JP (1) | JP5241730B2 (ja) |
WO (1) | WO2009054507A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6058418B2 (ja) * | 2012-03-26 | 2017-01-11 | 株式会社東芝 | 蓄電池用基板及び蓄電池 |
EP3304193B1 (en) | 2015-06-04 | 2019-08-07 | Karlsruher Institut für Technologie | Devices, in particular optical or electro-optical devices with quantized operation |
CN116818745A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-09-29 | 中国计量科学研究院 | 一种罗丹明6g的快速检测方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3925610B2 (ja) * | 2001-02-13 | 2007-06-06 | 喜萬 中山 | 発熱プローブ及び発熱プローブ装置 |
WO2005034206A2 (en) * | 2003-02-21 | 2005-04-14 | California Institute Of Technology | Selective functionalization of carbon nanotube tips allowing fabrication of new classes of nanoscale sensing and manipulation tools |
JP4451252B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2010-04-14 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 近接場顕微鏡用プローブおよびその製造方法ならびにそのプローブを用いた走査型プローブ顕微鏡 |
KR100735031B1 (ko) * | 2004-12-22 | 2007-07-03 | 한국전자통신연구원 | 화학 센서 |
-
2008
- 2008-10-24 JP JP2009538282A patent/JP5241730B2/ja active Active
- 2008-10-24 US US12/739,596 patent/US8601610B2/en active Active
- 2008-10-24 WO PCT/JP2008/069366 patent/WO2009054507A1/ja active Application Filing
- 2008-10-24 EP EP08841615.1A patent/EP2214001B1/en active Active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN7012005209; 新ヶ谷義隆 外: 'WOXナノロッドによるラマン散乱の増強' 2007年(平成19年)春季 第54回応用物理学関係連合講演会予稿集 第3分冊 , 20070327, 第1093ページ * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8601610B2 (en) | 2013-12-03 |
JPWO2009054507A1 (ja) | 2011-03-10 |
EP2214001A4 (en) | 2014-04-30 |
WO2009054507A1 (ja) | 2009-04-30 |
US20100281587A1 (en) | 2010-11-04 |
EP2214001A1 (en) | 2010-08-04 |
EP2214001B1 (en) | 2018-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahmad et al. | ZnO based advanced functional nanostructures: synthesis, properties and applications | |
Miao et al. | Fabrication, characterization and Raman study of anatase-TiO2 nanorods by a heating-sol–gel template process | |
Chen et al. | Preparation of graphite-like carbon nitride nanoflake film with strong fluorescent and electrochemiluminescent activity | |
Ren et al. | Raman spectroscopy on transition metals | |
JP5062721B2 (ja) | ナノサイズワイヤーの製造方法 | |
Ye et al. | Self-assembled synthesis of SERS-active silver dendrites and photoluminescence properties of a thin porous silicon layer | |
Fularz et al. | Oxygen incorporation-induced SERS enhancement in silver nanoparticle-decorated ZnO nanowires | |
Pan et al. | Spontaneous growth of ZnCO3 nanowires on ZnO nanostructures in normal ambient environment: unstable ZnO nanostructures | |
Kanchana et al. | Development of electrochemical folic acid sensor based on hydroxyapatite nanoparticles | |
Rahman et al. | Fabrication of highly sensitive ethanol sensor based on doped nanostructure materials using tiny chips | |
Zoval et al. | Implementation of electrochemically synthesized silver nanocrystallites for the preferential SERS enhancement of defect modes on thermally etched graphite surfaces | |
JP6120885B2 (ja) | 電気化学的検出用途向き合成ダイヤモンド材料 | |
Liu et al. | Calcination-induced phase transformation and accompanying optical luminescence of TiO2 nanotubes: An X-ray absorption near-edge structures and X-ray excited optical luminescence study | |
Lu et al. | Temperature-dependent photoluminescence properties of porous fluorescent SiC | |
Sookhakian et al. | Layer-by-layer electrodeposited nanowall-like palladium-reduced graphene oxide film as a highly-sensitive electrochemical non-enzymatic sensor | |
WO2010088726A1 (en) | Fabrication of nanoparticles on solid surfaces | |
Abdullah et al. | Sensitive detection of aqueous methanol by electrochemical route using mesoporous α-Fe2O3 Doped CdSe nanostructures modified glassy carbon electrode | |
Wu et al. | A novel sensitive and stable surface enhanced Raman scattering substrate based on a MoS 2 quantum dot/reduced graphene oxide hybrid system | |
Murray et al. | Silver oxide microwires: electrodeposition and observation of reversible resistance modulation upon exposure to ammonia vapor | |
JP5241730B2 (ja) | 光電場増幅素子を用いたプローブ | |
Patel et al. | A label-free photoluminescence genosensor using nanostructured magnesium oxide for cholera detection | |
Yao et al. | Improved charge transfer and hot spots by doping and modulating the semiconductor structure: a high sensitivity and renewability surface-enhanced Raman spectroscopy substrate | |
Rigutti et al. | Coupling atom probe tomography and photoluminescence spectroscopy: Exploratory results and perspectives | |
Singh et al. | Silver nanosieve using 1, 2-benzenedicarboxylic acid: a sensor for detection of hydrogen peroxide | |
Pooja et al. | Annealing effect of glancing angle electron beam deposited TiO2/In2O3 nanowires array on surface wettability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110302 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110810 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130319 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130402 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5241730 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |