JP5899298B2 - 局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ及び局在型表面プラズモン共鳴センサ - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る構造体を構成する材料は特に限定されるものではなく、無機材料であっても、有機材料であってもよく、またこれらの混合物であってもよい。さらに本実施の形態に係る構造体は、刺激応答性材料(例えば光応答性材料、熱応答性材料等)からなるものであってもよい。
無機材料としては、シリコン(結晶、多結晶、非晶)、カーボン(結晶、アモルファス)、窒化物、半導体材料などが挙げられる。これら無機材料は微粒子を焼結させたものでも構わない。
有機材料としては、汎用高分子、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックや液晶化合物などが挙げられる(混合物でも良いし、架橋構造を有するなど二次構造、三次構造を制御されたものでも構わない)。これら有機材料の中には、外部刺激に応じて物性や形状を変化させる刺激応答性材料がある。
刺激応答性材料とは、外部刺激に応答して分子鎖が運動性を有する材料であり、具体的には熱応答性材料および光応答性材料が挙げられる。
上記熱応答性材料とは、熱刺激により材料を構成する分子鎖が激しく運動性を有する材料である。熱刺激に対して、材料が流動性を示したり、軟化したり変形する材料である。具体的には、ポリスチレンやポリメチルメタクリレートに代表されるようなアクリル系材料などの非晶性材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートやアイソタクチックポリスチレン等の結晶性材料、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂などが使用できる。また、スチレン−メタクリレート共重合体(ブロック共重合体、ランダム共重合体など)などの共重合体を用いることもできる。またこれらの材料を併用しても良い。
上記光応答性材料とは、光照射により物質移動が起こる材料であり、より具体的には照射部の光の明部及び暗部に沿って物質移動現象を生じる材料である。
Σ|σ|≦|σ1 |+|σ2 | …(1)
(上記式において、σはハメット則における置換基定数、σ1 はシアノ基の置換基定数、σ2 はアミノ基の置換基定数である。)
が成立する条件下で、上記電子供与性置換基と電子吸引性置換基とを備えることが好ましい。これにより、蛍光分析用の蛍光色素における蛍光ピーク波長よりも短い波長域に光吸収波長の長波長側のカットオフ波長があるように制御した色素構造を含み得る。これにより、正確な測定を行うことができる。
4−イソプロペニルフェノール(y)と、
4’−[N−エチル−N−(4−イソプロペニルフェノキシエチル)アミノ]−4’’−ニトロアゾベンゼン(x)とのコポリマー(x:y:z=0.43:0.07:0.50)(参考文献:Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.488 (1998), pp.813-818, “Synthesis of High-Tg Azo polymer and the optimization of its poling condition for stable EO system”、特開2006−77239号公報を参照、「PMPD43」と略す場合がある。)や、後述の実施例において使用した、
本実施の形態に係る構造体は、平面部と筒状体とを備え、上記平面部の平面に対して開口部が面するように筒状体が立設されたごとき構造を有する。換言すれば、上記構造体は、地面から煙突が空に向かって伸びたような構造を有している。筒状体の開口部の形状は、円形に限られず、楕円形、方形等であってもよい。
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップは、上述した構造体が基板上に形成されており、当該構造体の表面の少なくとも一部を覆い且つ当該構造体の構造を反映するように金属層が形成されていることを特徴としている。換言すれば、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップは、光応答性材料からなる構造体であって、平面部と筒状体とを備え、上記平面部の平面に対して開口部が面するように筒状体が立設されてなり、上記筒状体の開口部の平均内径が5nm以上2,000nm以下の範囲内であり、上記筒状体の開口部の内径Aと、筒状体の平面部に対する高さの中間における内径Bとの比(A/B)が1.00以上1.80以下の範囲内である構造体が基板上に形成されており、当該構造体の表面の少なくとも一部を覆い且つ当該構造体の構造を反映するように金属層が形成されていることを特徴としている。なお、本実施形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて、上述の構造体の説明と共通する事項については「(I)構造体」の項の説明を援用するものとする。
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサは、上述した本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップと、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップに光を照射する光源と、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて反射若しくは透過した光を受光する光検出器とを備えている。
本発明に係る構造体の製造方法は、少なくとも(i)液体塗布工程と、(ii)光照射工程と含む方法である。以下の説明では、(i)液体塗布工程と、(ii)光照射工程と、(iii)構造体の型の製造工程と、(iv)型を用いた構造体の複製工程と、を含む態様について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記液体塗布工程は、光応答性材料上に、粒子状物質非含有の液体を塗布する工程である。
光照射工程は、上記液体塗布工程によって液体が塗布された光応答性材料に対して、光を照射する工程である。言い換えれば、粒子状物質非含有の液体(以下、適宜「液体」という)を光応答性材料の表面に塗布した後、液体が乾燥するまでの間に光照射を行う工程である。
本発明に係る構造体の製造方法には、光照射工程の後にコロナ放電処理を行う工程(コロナ放電処理工程)が含まれていても良い。コロナ放電処理を行うことによって、所望の構造体を得ることができる。例えば、コロナ放電処理によって、筒状体の隆起部分の高さをより高くすることができる。コロナ放電処理方法は一般的なコロナ放電処理方法を用いることができる(例えば、Optics Letters, Vol. 26, No. 1, January 1, 2001, “Diffraction efficiency increase by corona discharge in photoinduced surface relief gratings on an azo polymer film”参照)。また、所望の構造が得られるように、コロナ放電の強さ、処理時間を調節すればよい。
構造体の型の製造工程とは、上記光照射工程により得られた構造体(以下、第一の構造体と記す)の表面を完全に覆うように熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を塗布し、当該熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を硬化後、剥離することによって、第一の構造体の型となる第二の構造体を製造する工程である。
型(第二の構造体)を用いた構造体の複製工程は、上記第二の構造体における第一の構造体の型となる部分に、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を充填し、当該熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を硬化後、剥離することによって、第一の構造体の複製物である第三の構造体を得る工程である。
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法は、本実施の形態に係る構造体の上述の製造方法により構造体を製造する工程と、上記工程で得られた構造体の表面を金属で被覆して上記構造体の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程とを含む。
構造体を製造する工程は、「(IV)構造体の製造方法」で記載した方法により構造体を製造する工程である。よって、この工程の説明は「(IV)構造体の製造方法」の説明を援用することができる。
金属層を形成する工程とは、上記構造体を製造する工程で得られた構造体の表面を金属で被覆して上記構造体の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程である。金属層の形成は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の公知の方法により行うことができる。
以下、図4により、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法の一例について詳細に説明する。ただし本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の説明は構造体の製造方法の実施の形態の説明としても一部参酌され得る。
光応答性材料として、既述のPOT1を用い、当該アゾポリマー誘導体薄膜(厚み100nm)をスピンコート法でガラス基板上に形成した。
透明基板上にスピンコータによって、光応答性材料である実施例1で用いた物と同じアゾポリマー誘導体POT1を50nmの厚みで塗布しアゾポリマー誘導体薄膜を形成した。
実施例2と同様にして構造体の製造を行った。この時に形成された構造体のうち任意に選択された4つの構造体のプロファイルを測定した(実験Lot No.302-1)。
光応答性材料として、既述のPOT1を用い、当該アゾポリマー誘導体薄膜(厚み50nm)を、ガラス基板をクロロホルム溶媒中で1分間超音波洗浄した後に、スピンコート法で当該ガラス基板上に形成した。
実施例4と同様にして得られたセンサチップを用いて血液凝固因子であるフィブリノーゲンの検出を行った。
実施例4と同様にして得られたセンサチップを用いて糖尿病のマーカーであるレプチンの検出を行った。
〔実施例7:アタクチックポリスチレンを用いた場合の構造体および局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造例〕
熱応答性材料としてアタクチックポリスチレン(分子量:2,000g/mol)を用いた。
19 基板
20 金属層
21 直線偏光
22 電界
24 局在型表面プラズモン共鳴センサ(局在SPRセンサ)
25 光源
26 コリメータレンズ
27 コリメータ板
28 ビームスプリッタ
29 分光器
30 局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ(局在SPRセンサ用チップ)
31 データ処理装置
32 測定領域
33 光検出器
34 局在型表面プラズモン共鳴センサ(局在SPRセンサ)
45 筒状体
46 透明基板(基板)
48 光応答性材料層
49 筒状体を有する基板(構造体、第一の構造体)
50 熱硬化性樹脂基板(構造体の型、第二の構造体)
51 透明基板(第三の構造体)
52 金属層
53 センサ用チップ
Claims (8)
- 平面部と筒状体とを備え、上記平面部の平面に対して筒状体が立設されてなり、
上記筒状体の開口部の平均内径が5nm以上2,000nm以下の範囲内であり、
且つ上記筒状体は開口部から深部に向かって内径が小さくなっているV字型形状であり、
上記筒状体の底部が非球面である構造体が、基板上に形成されており、
上記構造体を筒状体が備えられていない面を鉛直下向きに載置した場合に、当該筒状体の底部が平面部よりも上にあり、
当該構造体の表面の少なくとも一部を覆い且つ当該構造体の構造を反映するように金属層が形成されていることを特徴とする局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。 - 上記筒状体の平面部における分散密度は、100μm四方当たり1個以上50万個以下の範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。
- 上記金属層の厚さが10nm以上500nm以下の範囲内であることを特徴とする、請求項1または2に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。
- 上記金属層の表面に、生体分子を固定化するための有機分子層が形成されていることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。
- 上記有機分子層は、金属層表面からの長さが50nm以上200nm以下の分子と、金属層表面からの長さが1nm以上50nm未満の分子とを含むことを特徴とする、請求項4に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。
- 上記金属層は、Au、Ag、又はこれらの合金からなることを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップと、
上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップに光を照射する光源と、
上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて反射若しくは透過した光を受光する光検出器と、
を備えることを特徴とする局在型表面プラズモン共鳴センサ。 - 上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの表面に対して、2種類以上の波長の光を垂直に入射させ、当該局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップで反射した各波長の光の反射率、当該局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを透過した各波長の透過率、又はこれら反射若しくは透過した各波長の光強度を上記光検出器で測定することを特徴とする、請求項7に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ。
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