JP5810667B2 - 光デバイス及び検出装置 - Google Patents
光デバイス及び検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5810667B2 JP5810667B2 JP2011139526A JP2011139526A JP5810667B2 JP 5810667 B2 JP5810667 B2 JP 5810667B2 JP 2011139526 A JP2011139526 A JP 2011139526A JP 2011139526 A JP2011139526 A JP 2011139526A JP 5810667 B2 JP5810667 B2 JP 5810667B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical device
- metal
- period
- metal nanoparticles
- light
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
Description
基材の導体表面より突起して、第1方向に沿って周期Pxで配列される突起群と、
前記導体表面及び前記突起群を覆う誘電体層と、
前記誘電体層上にてサイズdがナノオーダーの金属ナノ粒子が前記第1方向に沿って配列されて成る金属ナノ構造と、
を有し、
照射光の波長をλとしたとき、λ>Px>dを満足し、かつ、前記第1方向にて隣り合う2つの前記金属ナノ粒子の配列ピッチの最大値をpxしたとき、Px>pxを満足する光デバイスに関する。
図4(A)に、ラマン散乱分光法の原理的な説明図を示す。図4(A)に示すように、単一波長の光Linを標的分子X(標的物)に照射すると、散乱光の中には、入射光Linの波長λinと異なる波長λ2のラマン散乱光Ramが発生する。このラマン散乱光Ramと入射光Linとのエネルギー差は、標的分子Xの振動準位や回転準位や電子準位のエネルギーに対応している。標的分子Xは、その構造に応じた特有の振動エネルギーをもつため、単一波長の光Linを用いることで、標的分子Xを特定できる。
上式(1)より、表面増強ラマン散乱過程における増強度を高めるには、励起過程における増強度とラマン散乱過程における増強度の両方を同時に高める必要がある。そのために本実施形態では、図5に示すように、励起波長及びラマン散乱波長の近傍だけに強い2つの共鳴ピークを発生させる。これにより、両散乱過程の相乗効果によって、局所電場の増強効果を飛躍的に高めることができる。
図6(A)〜図6(C)に、励起波長とラマン散乱波長の近傍に2つの共鳴ピークを発生させることができる本実施形態に係る表面プラズモン共鳴センサーチップ(光デバイス)100Aの構造を模式的に示した。なお、以下では、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせている。
図10に、他の実施形態に係るセンサーチップ(光デバイス)100Bの具体例を示す。このセンサーチップ100Bにおいては、Agアイランドで形成される金属ナノ粒子130AがSiO2層(誘電体層)120を介してAuの凹凸パターン(金属格子)102,110の表面に形成されている。Agアイランド130AにおけるAg粒子の大きさには20〜80nmの範囲でばらつきがあり、しかも周期性がない。SiO2層(誘電体層)120の厚さは40nmである。Au凹凸パターン(金属格子)102,110は一方向にだけ周期性を有し、その周期Pは585nm、深さは50nm、凹凸比は7:3程度(ただし、SiO2成膜後)である。
図13(A)〜図13(D)に、図6(A)に示すセンサーチップ100Aの製造方法を示す。まず、図13(A)に示すように、SiO2基板101上にAu層102を形成し、Au層102上にレーザー干渉露光によりレジストパターン104を形成する。次に、図13(B)に示すように、レジストパターン104をマスクにしてSiO2基板101上のAu層102をドライエッチングする。次に、図13(C)に示すように、Au層102の上にSiO2層120をスパッタでつける。最後に、図13(D)に示すように、SiO2層120の上にAgアイランド130を加熱真空蒸着により形成して、金属ナノ構造130を形成する。この場合、図10に示すようにAgアイランド130Aは、形状が一様ではなく、大きさにも分布があり、周期性を持った形態とはならない。
図15には、上述したセンサーチップ(光デバイス)100Aまたは100Bを備えた検出装置200の一例を示す模式図である。標的物質(図示せず)は、A方向から検出装置200に搬入され、B方向に搬出される。励起光源210から出射されたレーザーはコリメータレンズで平行光にされ、偏光制御素子230を通過し、ダイクロイックミラー240によってセンサーチップ260の方向に導かれる。レーザーは対物レンズ250で集光され、センサーチップ260に入射する。このとき、センサーチップ260の表面(例えば、金属ナノ構造130が形成された面)には標的物質(図示せず)が配置されている。なお、ファン(図示せず)の駆動を制御することにより、標的物質は搬入口から搬送部内部に導入され、排出口から搬送部外部に排出されるようになっている。
Claims (8)
- 基材の導体表面より突起して、第1方向に沿って周期Pxで配列される突起群と、
前記導体表面及び前記突起群の上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上にてサイズdの金属ナノ粒子が前記第1方向に沿って配列された金属ナノ構造と、
を有し、
照射光の波長をλとしたとき、λ>Px>dを満足し、かつ、前記第1方向にて隣り合う2つの前記金属ナノ粒子の配列ピッチの最大値をpxしたとき、Px>pxを満足することを特徴とする光デバイス。 - 請求項1において、
Px/10>pxを満足して、一周期Px内にて前記第1方向に沿って十個以上の前記金属ナノ粒子が配置されていることを特徴とする光デバイス。 - 請求項1または2において、
前記突起群は、前記第1方向と直交する第2方向に沿って周期Pyで配列され、
λ>Py>dを満足し、かつ、前記第2方向にて隣り合う2つの前記金属ナノ粒子の配列ピッチの最大値をpyしたとき、Py>pyを満足することを特徴とする光デバイス。 - 請求項3において、
Py/10>pyを満足して、一周期Py内にて前記第2方向に沿って十個以上の前記金属ナノ粒子が配置されていることを特徴とする光デバイス。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記金属ナノ粒子は、前記第1方向にて一定周期pxにて配列されていることを特徴とする光デバイス。 - 請求項3または4において、
前記金属ナノ粒子は、前記第2方向にて一定周期pyにて配列されていることを特徴とする光デバイス。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
前記誘電体層の厚さは100nm以下であることを特徴とする光デバイス。 - 請求項1乃至7のいずれか記載の光デバイスと、
光源と、
光検出部と、
を有し、
前記光デバイスの前記金属ナノ構造に試料が導入され、
前記光デバイスは、前記光源からの光が照射されることで前記試料を反映した光を出射し、
前記光検出部は、前記光デバイスからの前記試料を反映した光を検出することを特徴とする検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011139526A JP5810667B2 (ja) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | 光デバイス及び検出装置 |
US13/530,741 US8836946B2 (en) | 2011-06-23 | 2012-06-22 | Optical device and detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011139526A JP5810667B2 (ja) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | 光デバイス及び検出装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013007614A JP2013007614A (ja) | 2013-01-10 |
JP2013007614A5 JP2013007614A5 (ja) | 2014-07-24 |
JP5810667B2 true JP5810667B2 (ja) | 2015-11-11 |
Family
ID=47361557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011139526A Active JP5810667B2 (ja) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | 光デバイス及び検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8836946B2 (ja) |
JP (1) | JP5810667B2 (ja) |
Families Citing this family (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5928026B2 (ja) * | 2012-03-15 | 2016-06-01 | セイコーエプソン株式会社 | センサーチップおよびその製造方法並びに検出装置 |
JP5304939B1 (ja) | 2012-05-31 | 2013-10-02 | 大日本印刷株式会社 | 光学積層体、偏光板、偏光板の製造方法、画像表示装置、画像表示装置の製造方法及び画像表示装置の視認性改善方法 |
JP2014163868A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Seiko Epson Corp | 光学素子、分析装置、分析方法、および電子機器 |
KR101542142B1 (ko) * | 2013-02-27 | 2015-08-05 | 한국과학기술원 | 나노리소그래피용 마이크로팁 어레이, 이의 제조방법 및 이를 이용한 나노리소그래피 방법 |
JP2014163869A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Seiko Epson Corp | 光学素子、分析装置、分析方法、および電子機器 |
JP5737635B2 (ja) * | 2013-03-01 | 2015-06-17 | 大日本印刷株式会社 | 金属粒子が担持されたフィルムおよびフィルム製造方法 |
JP2014169955A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Seiko Epson Corp | 分析装置、分析方法、これらに用いる光学素子および電子機器、並びに光学素子の設計方法 |
JP2014173920A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Seiko Epson Corp | 分析装置、分析方法、これらに用いる光学素子および電子機器、並びに光学素子の設計方法 |
JP6248403B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2017-12-20 | セイコーエプソン株式会社 | 検出装置及び電子機器 |
TWI498540B (zh) * | 2013-05-30 | 2015-09-01 | Univ Nat Cheng Kung | 具不對稱粒子形狀之定域化表面電漿共振檢測系統 |
JP6252053B2 (ja) * | 2013-09-09 | 2017-12-27 | 大日本印刷株式会社 | 表面増強ラマン散乱測定用基板、及びその製造方法 |
JP2015152492A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | セイコーエプソン株式会社 | 分析装置、及び電子機器 |
JP6365817B2 (ja) | 2014-02-17 | 2018-08-01 | セイコーエプソン株式会社 | 分析装置、及び電子機器 |
JP2015215178A (ja) | 2014-05-08 | 2015-12-03 | セイコーエプソン株式会社 | 電場増強素子、分析装置及び電子機器 |
JP6456683B2 (ja) * | 2014-12-25 | 2019-01-23 | 富士電機株式会社 | 光増強素子及び分析装置 |
JP2016142617A (ja) * | 2015-02-02 | 2016-08-08 | セイコーエプソン株式会社 | 電場増強素子、分析装置、及び電子機器 |
US9778183B2 (en) | 2015-08-20 | 2017-10-03 | Industrial Technology Research Institute | Sensing chip |
JP6613736B2 (ja) * | 2015-09-07 | 2019-12-04 | セイコーエプソン株式会社 | 物質検出方法および物質検出装置 |
JP6586867B2 (ja) * | 2015-12-08 | 2019-10-09 | セイコーエプソン株式会社 | 電場増強素子およびラマン分光装置 |
CN105576497A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-11 | 中国科学院半导体研究所 | 表面增强的相干反斯托克斯拉曼散射的结构 |
JP6792341B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2020-11-25 | キッコーマン株式会社 | 金属ナノ構造体アレイ及び電場増強デバイス |
JP6714427B2 (ja) * | 2016-05-17 | 2020-06-24 | アズビル株式会社 | 粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法 |
US10371874B2 (en) * | 2016-06-20 | 2019-08-06 | Yonsei University, University—Industry Foundation (UIF) | Substrate unit of nanostructure assembly type, optical imaging apparatus including the same, and controlling method thereof |
US20180059026A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Optokey, Inc. | Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) Structure For Double Resonance Output |
KR101935892B1 (ko) * | 2016-10-05 | 2019-01-07 | 이화여자대학교 산학협력단 | 인광 발광 구조체 및 이의 제조방법 |
US10408752B2 (en) * | 2016-10-18 | 2019-09-10 | National Taiwan University | Plasmonic sensor |
US10371642B2 (en) * | 2016-12-08 | 2019-08-06 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Raman topography system and methods of imaging |
CN106645093A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-10 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种拉曼光谱面成像设备 |
CN106950218B (zh) * | 2017-04-28 | 2023-11-14 | 南方科技大学 | 一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法 |
CN107389656A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-24 | 江南大学 | 拉曼光谱表征反复冻融过程中牛肉脂肪品质变化的方法 |
US10620122B2 (en) * | 2018-04-05 | 2020-04-14 | Picoyune, Llc | Equilibrium plasmonic mercury sensing apparatus and methods |
CN111610177B (zh) * | 2020-06-11 | 2023-03-24 | 北京大学 | 一种micro LED芯片的拉曼增强的检测方法及其装置 |
CN112072319B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-03-01 | 泉州师范学院 | 一种金属等离激元纳米光学天线的制备方法 |
CN112304493B (zh) * | 2020-10-29 | 2022-04-15 | 西北工业大学 | 一种基于ccd相机的光学压敏涂料幅频特性检测方法 |
US11959859B2 (en) | 2021-06-02 | 2024-04-16 | Edwin Thomas Carlen | Multi-gas detection system and method |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3452837B2 (ja) | 1999-06-14 | 2003-10-06 | 理化学研究所 | 局在プラズモン共鳴センサー |
JP2002357543A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Mitsubishi Chemicals Corp | 分析素子、並びにそれを用いた試料の分析方法 |
US7079250B2 (en) | 2002-01-08 | 2006-07-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Structure, structure manufacturing method and sensor using the same |
JP4231701B2 (ja) | 2002-01-08 | 2009-03-04 | 富士フイルム株式会社 | プラズモン共鳴デバイス |
JP3897703B2 (ja) | 2002-01-11 | 2007-03-28 | キヤノン株式会社 | センサ装置およびそれを用いた検査方法 |
US7399445B2 (en) | 2002-01-11 | 2008-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Chemical sensor |
CN1957245B (zh) * | 2004-05-19 | 2010-12-08 | Vp控股有限公司 | 通过sers增强化学基团检测的具有层化等离子体结构的光学传感器 |
WO2006048660A1 (en) | 2004-11-04 | 2006-05-11 | Mesophotonics Limited | Metal nano-void photonic crystal for enhanced raman spectroscopy |
JP2007240361A (ja) | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Sekisui Chem Co Ltd | 局在プラズモン増強センサ |
JP4994682B2 (ja) | 2006-03-16 | 2012-08-08 | キヤノン株式会社 | 検知素子、該検知素子を用いた標的物質検知装置及び標的物質を検知する方法 |
JP5286515B2 (ja) | 2006-05-11 | 2013-09-11 | 国立大学法人秋田大学 | センサチップ及びセンサチップ製造方法 |
JP2008196898A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Osaka Prefecture | プラズモン共鳴構造体及びその制御方法 |
JP2009250951A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Fujifilm Corp | 電場増強光デバイス |
JP2010025753A (ja) | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Hokkaido Univ | 表面増強ラマン分光法、及び当該表面増強ラマン分光法を可能にする微細構造体 |
US8384892B2 (en) | 2008-10-03 | 2013-02-26 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Surface enhanced raman spectroscopy on optical resonator (e.g., photonic crystal) surfaces |
JP2010096645A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 周期構造を有するマイクロプレート、並びに、それを用いた表面プラズモン励起増強蛍光顕微鏡、蛍光マイクロプレートリーダーおよび特異的な抗原抗体反応の検出方法 |
JP5621394B2 (ja) | 2009-11-19 | 2014-11-12 | セイコーエプソン株式会社 | センサーチップ、センサーカートリッジ及び分析装置 |
EP2325634B1 (en) | 2009-11-19 | 2015-03-18 | Seiko Epson Corporation | Sensor chip, sensor cartridge, and analysis apparatus |
JP5589656B2 (ja) | 2009-12-11 | 2014-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | センサーチップ、センサーカートリッジ及び分析装置 |
-
2011
- 2011-06-23 JP JP2011139526A patent/JP5810667B2/ja active Active
-
2012
- 2012-06-22 US US13/530,741 patent/US8836946B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013007614A (ja) | 2013-01-10 |
US8836946B2 (en) | 2014-09-16 |
US20120327417A1 (en) | 2012-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5810667B2 (ja) | 光デバイス及び検出装置 | |
JP5821511B2 (ja) | 光デバイス及び検出装置 | |
US9404861B2 (en) | Nanostructure diffraction gratings for integrated spectroscopy and sensing | |
US9151666B2 (en) | Sensor chip, sensor cartridge, and analysis apparatus | |
JP5609241B2 (ja) | 分光方法及び分析装置 | |
JP5565215B2 (ja) | センサーチップ、センサーカートリッジ及び分析装置 | |
US10627335B2 (en) | Structure for use in infrared spectroscopy and infrared spectroscopy method using same | |
Williams et al. | Accessing surface plasmons with Ni microarrays for enhanced IR absorption by monolayers | |
JP5655435B2 (ja) | センサーチップ、センサーカートリッジ及び分析装置 | |
JP5560891B2 (ja) | 光デバイス及び分析装置 | |
JP2015055482A (ja) | 分析装置、分析方法、これらに用いる光学素子及び電子機器 | |
Bouhelier et al. | Excitation of broadband surface plasmon polaritons: Plasmonic continuum spectroscopy | |
JP2013007614A5 (ja) | ||
JP2010531995A (ja) | 電界強化構造、及び該構造を利用した検出装置 | |
US20140242573A1 (en) | Optical element, analysis device, analysis method and electronic apparatus | |
US20140242571A1 (en) | Optical element, analysis equipment, analysis method and electronic apparatus | |
US8837039B2 (en) | Multiscale light amplification structures for surface enhanced Raman spectroscopy | |
JP5796395B2 (ja) | 光学デバイス、検出装置及び検出方法 | |
JP2013096939A (ja) | 光デバイス及び検出装置 | |
US9880100B2 (en) | Electronic field enhancement element, analysis device, and electronic apparatus | |
JP6648888B2 (ja) | 表面増強ラマン散乱分析用基板、その製造方法およびその使用方法 | |
Mousavi et al. | Lab-on-A-chip compatible design laying over nanostructured silicon | |
JP2015232526A (ja) | ラマン分光分析用信号増幅装置、ラマン分光分析装置及びラマン分光分析方法 | |
JP2015212625A (ja) | 分析方法 | |
Siegfried | Near-Field Enhancement in Plasmonic Arrays |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140611 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150310 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150511 |
|
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: 20150818 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150831 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Ref document number: 5810667 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |