JP7202661B2 - Metamaterial structures and refractive index sensors - Google Patents
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Description
本発明は、メタマテリアル構造体および屈折率センサに関する。 The present invention relates to metamaterial structures and refractive index sensors.
近年、様々なバイオ・ケミカル検知技術が開発されている中で、表面プラズモン共鳴を利用した屈折率センサが注目を集めている。従来の表面プラズモン共鳴を用いた屈折率センサには、大きく分けて二種類ある。一つは金(Au)薄膜を成膜したガラスプリズム上での伝搬表面プラズモンを利用したものであり(例えば、非特許文献1または2参照)、もう一つはAuコロイドの局在表面プラズモンを利用したものである(例えば、非特許文献3参照)。
In recent years, while various bio-chemical detection technologies have been developed, a refractive index sensor using surface plasmon resonance has attracted attention. Conventional refractive index sensors using surface plasmon resonance are roughly divided into two types. One uses propagating surface plasmons on a glass prism on which a gold (Au) thin film is deposited (see, for example, Non-Patent
しかしながら、非特許文献1および2に記載のような、金(Au)薄膜を成膜したガラスプリズム上での伝搬表面プラズモンを利用した屈折率センサは、精密な測定が可能であるが、装置が複雑で高額であるという課題があった。また、非特許文献3に記載のような、Auコロイドの局在表面プラズモンを利用した屈折率センサは、安価で簡易的な測定が可能であるが、伝搬表面プラズモンを利用した屈折率センサに比べて、検出精度が劣るという課題があった。
However, as described in
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、安価で且つ精密な測定を行うことができるメタマテリアル構造体および屈折率センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a metamaterial structure and a refractive index sensor capable of inexpensive and precise measurement.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、メタマテリアルが周囲の屈折率変化に敏感な反応を示すこと、および、自由度の高い形状設計ができることに着目し、メタマテリアルを用いて表面プラズモンのモード分布を最適化することにより、高性能な屈折率センサを実現できることに想到した。これにより、安価で且つ精密な測定を可能とする屈折率センサを提供することが可能となる。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have focused on the fact that metamaterials exhibit a sensitive response to changes in the surrounding refractive index and that the shape can be designed with a high degree of freedom. By optimizing the mode distribution of surface plasmons using As a result, it is possible to provide a refractive index sensor that enables inexpensive and precise measurement.
すなわち、本発明に係るメタマテリアル構造体は、周囲の媒質の屈折率を検出する屈折率センサで使用されるメタマテリアル構造体であって、入射光の波長と同程度又は前記波長以下の構造であり、回転対称に二次元周期配列された単位構造から成る微細構造を有し、前記入射光と前記微細構造に依存した表面プラズモンモードとの光結合が共振条件で強くなることにより、波長選択的な光応答を示すよう構成されていることを特徴とする。
That is, the metamaterial structure according to the present invention is a metamaterial structure used in a refractive index sensor that detects the refractive index of a surrounding medium, and has a structure with a wavelength equal to or less than the wavelength of incident light. and has a fine structure composed of unit structures arranged two-dimensionally with rotational symmetry, and optical coupling between the incident light and the surface plasmon mode depending on the fine structure is strengthened under resonance conditions, whereby wavelength-selective characterized in that it is configured to exhibit a high photoresponse.
本発明に係る屈折率センサは、本発明に係るメタマテリアル構造体を有することを特徴とする。 A refractive index sensor according to the present invention is characterized by having the metamaterial structure according to the present invention.
本発明に係るメタマテリアル構造体は、微細構造の寸法により、光応答の選択波長を調整することができる。また、本発明に係るメタマテリアル構造体は、周囲の媒質により選択波長が敏感に変化する。このため、本発明に係るメタマテリアル構造体および屈折率センサは、メタマテリアル構造体の周囲の媒質による選択波長の変化または特定波長における反射率の変化から、周囲の媒質の屈折率を検出することができる。本発明に係るメタマテリアル構造体および屈折率センサは、従来の伝搬表面プラズモンを利用した屈折率センサと比べて、簡単な構造を有しており、安価に製造することができる。 The metamaterial structure according to the present invention can adjust the selected wavelength of photoresponse by the dimensions of the microstructure. In addition, the metamaterial structure according to the present invention sensitively changes the selected wavelength depending on the surrounding medium. Therefore, the metamaterial structure and the refractive index sensor according to the present invention can detect the refractive index of the surrounding medium from the change in the selected wavelength or the change in reflectance at a specific wavelength due to the medium surrounding the metamaterial structure. can be done. A metamaterial structure and a refractive index sensor according to the present invention have a simpler structure and can be manufactured at a lower cost than conventional refractive index sensors using propagating surface plasmons.
従来の表面プラズモンを利用した屈折率センサは、金の薄膜あるいは金の微粒子をランダムに配置して構成されているため、表面プラズモンの増強度が最適化されていなかった。また、ボトムアップ的に作られているため、最適化も困難であった。これに対し、本発明に係るメタマテリアル構造体および屈折率センサは、メタマテリアルの考え方により、メタマテリアル構造体の形状を任意に設計することができるため、プラズモン増強の最適化が可能である。このため、従来よりも高感度にすることができ、精密な測定を行うことができる。本発明に係る屈折率センサは、屈折率感度が300乃至1000 nm/RIUであることが好ましい。 A conventional refractive index sensor that utilizes surface plasmons is configured by randomly arranging gold thin films or gold fine particles, so that the enhancement of surface plasmons has not been optimized. In addition, optimization was also difficult because it was created in a bottom-up manner. On the other hand, the metamaterial structure and the refractive index sensor according to the present invention can arbitrarily design the shape of the metamaterial structure based on the concept of metamaterials, so that plasmon enhancement can be optimized. Therefore, the sensitivity can be made higher than that of the conventional one, and precise measurement can be performed. A refractive index sensor according to the present invention preferably has a refractive index sensitivity of 300 to 1000 nm/RIU.
本発明に係るメタマテリアル構造体は、微細構造が、回転対称に二次元周期配列された単位構造から成るため、偏光無依存にすることができる。本発明に係るメタマテリアル構造体は、微細構造の形状加工にはいかなる技術を用いてもよく、例えば、半導体微細加工技術や、ナノ構造を安価かつ大量に生産することができるナノインプリントを用いることができる。 The metamaterial structure according to the present invention can be made polarization-independent because the fine structure is composed of unit structures that are rotationally symmetrically arranged two-dimensionally. For the metamaterial structure according to the present invention, any technique may be used for shape processing of the microstructure. For example, semiconductor microfabrication technology or nanoimprint, which can mass-produce nanostructures at low cost, may be used. can.
本発明に係るメタマテリアル構造体で、入射光は、検出対象に応じていかなる波長であってもよい。本発明に係るメタマテリアル構造体は、微細構造の寸法を小さくすることにより、小型化が可能であり、その場合、例えば、入射光の波長は2500nm以下であってもよい。 In the metamaterial structure according to the invention, the incident light can be of any wavelength depending on what is to be detected. The metamaterial structure according to the present invention can be miniaturized by reducing the size of the microstructure. In that case, for example, the wavelength of the incident light may be 2500 nm or less.
本発明に係るメタマテリアル構造体で、前記微細構造は、前記単位構造の二次元の配列面に沿って、前記単位構造を、縦方向および/または横方向に規則的に複数並べて配置して成っていてもよい。 In the metamaterial structure according to the present invention, the microstructure is formed by arranging a plurality of unit structures regularly in the vertical and/or horizontal direction along a two-dimensional arrangement plane of the unit structures. may be
本発明に係るメタマテリアル構造体で、前記微細構造は、入射光の波長に応じていかなる材料から成っていてもよく、例えば、金、銀、銅、アルミニウムまたは遷移金属系窒化物から成っていてもよい。遷移金属系窒化物としては、例えば、TiN、ZrN、HfN、TaNが挙げられる。 In the metamaterial structure according to the invention, said microstructures may consist of any material depending on the wavelength of the incident light, for example gold, silver, copper, aluminum or transition metal nitrides. good too. Examples of transition metal nitrides include TiN, ZrN, HfN, and TaN.
本発明に係る屈折率センサは、屈折率に応じてメタマテリアル構造体の周囲の媒質を検出可能であれば、いかなる構成を有していてもよい。例えば、本発明に係る屈折率センサは、光ファイバを有し、前記メタマテリアル構造体は、前記光ファイバの先端に設けられていてもよい。この場合、試料を切り取る侵襲的な測定ではなく、本来ある場所(in situ)での測定が可能となる。このため、生体などのように、環境依存性がある測定対象であっても、精密な測定が可能である。また、注射針より細い光ファイバを使用することにより、生体等へのダメージが少ない測定が可能となる。また、測定範囲が光ファイバの直径で決まるため、細い光ファイバを使用することにより、微細領域の物理量を測ることができる。また、光ファイバを移動させることにより、測定結果の空間マッピングを行うことができる。 The refractive index sensor according to the present invention may have any configuration as long as it can detect the medium surrounding the metamaterial structure according to the refractive index. For example, the refractive index sensor according to the present invention may have an optical fiber, and the metamaterial structure may be provided at the tip of the optical fiber. In this case, it is possible to measure in situ instead of invasive measurement in which a sample is cut out. Therefore, precise measurement is possible even for a measurement target that is dependent on the environment, such as a living body. Also, by using an optical fiber that is thinner than an injection needle, it is possible to perform measurement with less damage to the living body. In addition, since the measurement range is determined by the diameter of the optical fiber, it is possible to measure the physical quantity in a minute area by using a thin optical fiber. Also, spatial mapping of the measurement results can be performed by moving the optical fiber.
また、本発明に係る屈折率センサは、ガラスプレートを有し、前記メタマテリアル構造体は、前記ガラスプレートの表面に設けられていてもよい。この場合、ガラスプレート表面のメタマテリアル構造体の上に、液体などの物質を載せることにより、その物質中の成分を検出することができる。このため、例えば、メタマテリアル構造体の上に、血液を滴下して、血液検査を行うことができる。 Moreover, the refractive index sensor according to the present invention may have a glass plate, and the metamaterial structure may be provided on the surface of the glass plate. In this case, by placing a substance such as a liquid on the metamaterial structure on the surface of the glass plate, the component in the substance can be detected. Therefore, for example, a blood test can be performed by dropping blood onto the metamaterial structure.
また、本発明に係る屈折率センサは、前記微細構造の表面に付着された検出用作用体を有し、前記検出用作用体は、検出対象と相互作用可能であってもよい。この場合、検出用作用体および検出対象は、検出用作用体が検出対象と相互作用可能であり、その相互作用の前後で、測定可能な屈折率の変化が認められるものであれば、いかなるものであってもよい。検出用作用体と検出対象との相互作用は、例えば検出用作用体への検出対象の結合など、いかなる相互作用であってもよい。検出用作用体と検出対象の組合せとしては、例えば、検出用DNAと相補DNA、検出用RNAと相補RNA、ビオチンとアビジンまたはストレプトアビジン、抗原と抗体、各種のたんぱく質とそのたんぱく質に作用する物質、各種のアミノ酸とそのアミノ酸に作用する物質、リガンドとレセプターなどである。検出用作用体が、検出用DNAまたは検出用RNAから成る場合、検出対象であるDNAまたはRNAと相補鎖を形成可能であり、相補鎖の形成による屈折率の変化を測定することにより、所望の検出対象のDNAやRNAを検出することができる。なお、この場合、微細構造は、検出用DNAまたは検出用RNAを結合可能な材料から成ることが好ましい。 Further, the refractive index sensor according to the present invention may have a detection effect attached to the surface of the microstructure, and the detection effect may be capable of interacting with a detection target. In this case, the detection agent and the detection target can be anything as long as the detection agent can interact with the detection target and a measurable change in refractive index is observed before and after the interaction. may be The interaction between the detectable agent and the detectable entity can be any interaction, eg binding of the detectable entity to the detectable agent. Combinations of the detection agent and the detection target include, for example, detection DNA and complementary DNA, detection RNA and complementary RNA, biotin and avidin or streptavidin, antigens and antibodies, various proteins and substances acting on the proteins, These include various amino acids and substances acting on those amino acids, ligands and receptors. When the detection agent is composed of detection DNA or detection RNA, it can form a complementary strand with the DNA or RNA to be detected, and by measuring the change in refractive index due to the formation of the complementary strand, the desired DNA or RNA to be detected can be detected. In this case, the microstructure is preferably made of a material capable of binding detection DNA or detection RNA.
本発明に係るメタマテリアル構造体は、屈折率センサのみならず、例えば、ケミカルセンサ、バイオセンサ、in situ 分析装置、カテーテルや内視鏡と集積した医療装置、屈折率やケミカル・バイオ物質の高分解能空間マッピング装置に適用されてもよい。ここで、ケミカルセンサは、ガス・有機化学物質などを対象とするセンサで、例えば、味覚、食品、化学薬品、アルコールチェックなどに適用されるものである。また、バイオセンサは、生体・生物などを対象とするセンサで、例えば、毒性センサ、血糖センサ、DNAセンサ、医療用センサなどに適用されるものである。これらの場合、測定結果を空間マッピング可能な構成にすることにより、例えば、バイオセンサであれば、細胞・DNAの形や寸法、種類の特定などを行うことができ、ケミカルセンサであれば、薬品の濃度分布分析などを行うことができる。なお、空間マッピングができない従来のスポット計測では、例えば、測定対象が混合物質のとき、一点しか測れないため、混合しているのかどうかが分からず、それらがどのような空間分布や形状を有しているのかも分からない。 The metamaterial structure according to the present invention can be used not only for refractive index sensors, but also for chemical sensors, biosensors, in situ analyzers, medical devices integrated with catheters and endoscopes, and high refractive index and chemical/biological materials. It may be applied to a resolution spatial mapper. Here, the chemical sensor is a sensor intended for gases, organic chemicals, etc., and is applied to, for example, taste, food, chemicals, alcohol checks, and the like. A biosensor is a sensor that targets living organisms, living organisms, etc., and is applied to, for example, a toxicity sensor, a blood sugar sensor, a DNA sensor, a medical sensor, and the like. In these cases, by making the measurement results spatially mappable, for example, biosensors can identify the shape, size, and type of cells and DNA. concentration distribution analysis, etc. can be performed. In conventional spot measurement, which cannot perform spatial mapping, for example, when the object to be measured is a mixed substance, only one point can be measured, so it is not possible to know whether it is mixed or not, and what kind of spatial distribution and shape they have. I don't know if there is.
本発明によれば、安価で且つ精密な測定を行うことができるメタマテリアル構造体および屈折率センサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the metamaterial structure and refractive index sensor which can perform an inexpensive and precise measurement can be provided.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図1乃至図25は、本発明の実施の形態のメタマテリアル構造体および屈折率センサを示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.
1 to 25 show metamaterial structures and refractive index sensors according to embodiments of the present invention.
(センサの構成と原理)
図1に示すように、屈折率センサ10は、メタマテリアル構造体11と透明基板12と光源13とハーフミラー14と分光器15とを有している。図1に示すように、メタマテリアル構造体11は、複数のカットワイヤで構成される微細構造11aを有し、透明基板12の上に設けられている。図1(b)に示すように、微細構造11aは、入射光の波長と同程度または入射光の波長以下の構造であり、回転対称に二次元周期配列された単位構造から成っている。なお、メタマテリアル構造体11は、入射光と微細構造11aに依存した表面プラズモンモードとの光結合が共振条件で強くなることにより、波長選択的な光応答を示すよう構成されている。メタマテリアル構造体11は、単位構造が回転対称であり、偏光無依存である。(Sensor configuration and principle)
As shown in FIG. 1 , the
微細構造11aは、近赤外域で反射率が高い金(Au)から成っている。なお、微細構造11aは、金の他にも、銀、銅、アルミニウム、または高いキャリア濃度を有しプラズモン特性を示すTiN、ZrN、HfN、TaNの遷移金属系窒化物などから成っていてもよい。図1(b)に示す具体的な一例では、微細構造11aは、カットワイヤで形成され、平行に配置された2つの長方形を、4回対称に配置した構造を成している。
The
図1(a)に示すように、光源13は、ハーフミラー14を介して、入射光を透明基板12の側からメタマテリアル構造体11に入射するよう設けられている。ハーフミラー14は、光源13からの入射光を透過させると共に、メタマテリアル構造体11からの反射光を反射して、90度曲げるよう設けられている。なお、ハーフミラー14の代わりに、2分岐の光ファイバを用いてもよい。分光器15は、ハーフミラー14で反射された、メタマテリアル構造体11からの反射光を受光し、そのスペクトルを検出可能に設けられている。なお、分光器15の代わりに、波長可変光源と光検出器との組合せを用いてもよい。
As shown in FIG. 1( a ), the
次に、作用について説明する。
屈折率センサ10は、以下のようにして使用される。すなわち、図1(a)に示すように、屈折率を測定したい試料1を、透明基板12の上のメタマテリアル構造体11の上に滴下し、メタマテリアル構造体11の反射スペクトルを分光器15で検出する。これにより、空気(屈折率n = 1.0)を基準として、試料1の滴下による屈折率変化に応じた反射スペクトルシフトから、試料1の屈折率を算出することができる。Next, the action will be described.
メタマテリアル構造体11は、微細構造11aの寸法により、光応答の選択波長を調整することができる。また、メタマテリアル構造体11は、周囲の媒質により選択波長が敏感に変化する。このため、屈折率センサ10は、メタマテリアル構造体11の周囲の媒質による選択波長の変化または特定波長における反射率の変化から、周囲の媒質の屈折率を検出することができる。また、屈折率センサ10は、従来の伝搬表面プラズモンを利用した屈折率センサと比べて、簡単な構造を有しており、安価に製造することができる。
The
メタマテリアル構造体11および屈折率センサ10は、メタマテリアルの考え方により、メタマテリアル構造体11の形状を任意に設計することができるため、プラズモン増強の最適化が可能である。このため、従来よりも高感度にすることができ、精密な測定を行うことができる。なお、メタマテリアル構造体11は、微細構造11aの形状加工にはいかなる技術を用いてもよく、例えば、半導体微細加工技術や、ナノ構造を安価かつ大量に生産することができるナノインプリントを用いることができる。
Since the shape of the
(光学設計)
メタマテリアル構造体11を製造し、屈折率の感度測定を行った。
まず、メタマテリアル構造体11の光学設計を行った。光学設計には、Rigorous Coupled-Wave Analysis法を用いた。設計に用いたメタマテリアル構造体11は、図1(b)に示す微細構造11aの単位構造が、縦方向および横方向に規則的に複数並べて配置されたものとした。また、メタマテリアル構造体11は、図中のw(カットワイヤの幅)を90nm、g(平行配置されたカットワイヤ間のギャップ)を150nm、d(垂直配置されたカットワイヤ間のギャップ)を150nm、l(カットワイヤの長さ)を330nm、Λ(周期)を1000nm、t(厚さ)を40nmとした。なお、図1(b)のような、微細構造11aが長方形のカットワイヤから成る構成では、屈折率感度を高めるために、アスペクト比(l/w)が3~4、単位構造を有する面でのカットワイヤが占める割合(フィルファクタ)が0.08~0.12であることが好ましい。(optical design)
A
First, the optical design of the
メタマテリアル構造体11の周囲の屈折率nを1.0~1.5まで変化させたときの、各屈折率での反射スペクトルを設計計算により求め、その計算結果を図2(a)に示す。なお、計算時のハーモニクスは6とした。また、図2(a)から、反射スペクトルのピーク波長(Peak wavelength)と屈折率(Refractive index)との関係を求め、図2(b)に示す。図2(b)に示すように、メタマテリアル構造体11の周囲の屈折率変化に応じて、反射スペクトルのピーク波長が線形的に変化することが確認された。図2(b)から求めた屈折率センサ10の屈折率感度は、593 nm/refractive index unit (RIU) である。
When the refractive index n around the
共振波長1250 nmで、X方向の偏光およびX方向から45°傾いた偏光を設計したメタマテリアル構造体11に、光が垂直入射したときの、メタマテリアル構造体11の上部の電場強度分布を、図3(a)および(b)にそれぞれ示す。なお、偏光の方向は、図3(a)および(b)中に、それぞれ矢印で示している。また、メタマテリアル構造体11の周囲の屈折率は、1.0としている。なお、共振波長の1250 nm付近は、「第二の生体の光学窓」と呼ばれ、生体による吸収・散乱が少ないことが知られている。
The electric field intensity distribution at the upper part of the
図3(a)では、長手方向がX方向のカットワイヤの両端で電場が増幅されており、X方向に対して共振特性を示すことが確認された。また、図3(b)では、全てのカットワイヤの両端で電場が増幅されており、どの偏光方向に対しても共振特性を示すことが確認された。 In FIG. 3A, the electric field is amplified at both ends of the cut wire whose longitudinal direction is the X direction, and it was confirmed that the resonance characteristic is exhibited in the X direction. Further, in FIG. 3B, it was confirmed that the electric field was amplified at both ends of all the cut wires, and resonance characteristics were exhibited for any polarization direction.
(製造結果)
光学設計に基づいて、リフトオフプロセスにより、石英基板上にメタマテリアル構造体11を製造した。すなわち、まず、基板上にEB(Electron beam)レジストをスピンコートした後、EBリソグラフィでレジストパターンを作製した。その上に、EB蒸着によりTi(膜厚:1 nm)およびAu(膜厚:40 nm)を成膜した後、EBレジストを剥離することにより、メタマテリアル構造体11を製造した。なお、メタマテリアル構造体11の製造には、他の半導体微細加工技術やナノインプリントを用いても良い。(manufacturing result)
Based on the optical design, a
製造したメタマテリアル構造体11の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を、図4に示す。製造したメタマテリアル構造体11の寸法は、w(カットワイヤの幅)が84nm、g(平行配置されたカットワイヤ間のギャップ)が156nm、d(垂直配置されたカットワイヤ間のギャップ)が162nm、l(カットワイヤの長さ)が312nm、Λ(周期)が1000nm、t(厚さ)が40nmであった。設計時より、幅(w)および長さ(l)が若干小さくなり、ギャップ(g,d)が若干増加しているが、ほぼ精度良く製造できた。なお、各カットワイヤのエッジの丸まりは、共振のQ値に影響することから、可能な限りシャープなエッジにすることが望ましい。また、カットワイヤの側面は、テーパー状にならず、基板の表面に対してほぼ垂直な面であることが好ましい。
A scanning electron microscope (SEM) image of the manufactured
(光学測定結果)
製造したメタマテリアル構造体11を用いて、空気(Air)、純水(DIW)、イソプロパノール(IPA)、グリセリン(Glycerin)の4種類の媒質中で、分光器15による反射スペクトル測定を行った。測定された反射スペクトルを図5(a)に、反射スペクトルのピーク波長(Peak wavelength)と周囲の媒質の屈折率(Refractive index)との関係を、図5(b)に示す。なお、図5(b)において、各媒質の屈折率を、空気が 1.000、DIWが 1.321、IPAが 1.368、グリセリンが 1.461 とした。図5(b)から屈折率の感度を求めると、599 nm/RIUとなり、非常に高感度であることが確認された。なお、製造されたメタマテリアル構造体11の寸法で再計算を行った結果、屈折率の感度は 605 nm/RIUとなり、実測値に近い値が得られた。この結果は、従来の表面プラズモンを利用した屈折率センサの屈折率感度が60~190 nm/RIU(吉田隆、「プラズモニクス」、株式会社エヌ・ティー・エス、2011年8月24日発行、p.129)であったことと比較すると、最大で3倍以上感度が上回っている。計算値と実測値との差異は、リフトオフ時に剥離したAu素片の一部が、メタマテリアル構造体11の近傍に再付着して表面プラズモンモードを乱すことに起因する信号ノイズ成分に伴う計測誤差が一因と考えられる。(Optical measurement result)
Using the manufactured
(IPAの濃度測定)
製造したメタマテリアル構造体11を用い、IPA水溶液の濃度を変化させたときの、それぞれの濃度における反射スペクトルの変化を測定した。室温は24℃で、IPAと水とを混合してから30秒以内に測定を行った。IPA水溶液の濃度(Concentration)と反射スペクトルのピーク波長(Peak wavelength)との関係を、図6および表1に示す。なお、使用した分光器15の最小波長分解能は、1.7 nmである。図6および表1に示すように、IPA濃度を薄くしていくと、それに伴って反射ピーク波長が短波長側へシフトしていくことが確認された。また、IPA濃度が4.6%~1.2%の範囲において、反射ピーク波長が1357.4 nmから変化しておらず、濃度が0.6%になったときに1355.7 nmに変化したことが確認された。この結果から、最小で4%のIPA濃度変化を観測できたといえる。(Concentration measurement of IPA)
Using the manufactured
(DNAの検出)
製造したメタマテリアル構造体11を用い、DNAの存在を検出する実験を行った。図7(a)に示すように、実験では、まず、メタマテリアル構造体11の微細構造11aの表面を、検出用DNA21で修飾し、その検出用DNA21に検出対象の相補DNA22を結合させて相補鎖23を形成した。相補DNA22を結合する前後の、乾燥状態および湿潤状態での反射スペクトルを測定し、相補DNA22を結合する前後でのピーク波長(屈折率)の変化を検出した。なお、実験では、検出用DNA21および相補DNA22として、特に意味を持たない塩基配列を有する遺伝子を作製して使用している。また、塩基配列の設計次第で、特定の蛋白質のみと結合するようなDNAも製作可能である。(Detection of DNA)
Using the manufactured
乾燥状態および湿潤状態での、相補DNA22結合前後の反射スペクトルの測定結果を、それぞれ図7(b)および(c)に示す。図7(b)に示すように、乾燥状態では、相補DNA22の結合によって反射ピーク波長が長波長側へ8.5 nmシフトしていることが確認された。また、図7(c)に示すように、湿潤状態では、短波長側に1.7 nmシフトしていることが確認された。このように、相補鎖の形成前後で反射ピーク波長のシフトが認められ、屈折率が変化していることが確認できることから、製造したメタマテリアル構造体11により、DNAを検出できたといえる。なお、測定結果から、相補DNA22の屈折率を計算すると、乾燥状態における屈折率は 1.13、湿潤状態における屈折率は 1.30となる。
The measurement results of the reflectance spectra before and after
なお、検出用作用体および検出対象は、それぞれ検出用DNA21および相補DNA22に限らず、検出用作用体が検出対象と相互作用可能であり、その相互作用の前後で、測定可能な屈折率の変化が認められるものであれば、いかなるものであってもよい。検出用作用体と検出対象との相互作用は、例えば検出用作用体への検出対象の結合など、いかなる相互作用であってもよい。検出用作用体と検出対象の組合せとしては、例えば、ビオチンとアビジンまたはストレプトアビジン、抗原と抗体、各種のたんぱく質とそのたんぱく質に作用する物質、各種のアミノ酸とそのアミノ酸に作用する物質、リガンドとレセプターなどである。
Note that the detection agent and the detection target are not limited to the
[変形例:メタマテリアル構造体の配置バリエーション]
メタマテリアル構造体11の二次元配置については、複数のカットワイヤで構成される微細構造11aが回転対称に二次元周期配列されたものであれば、特に限定されない。図8~図14にメタマテリアル構造体11の配置バリエーションの例を示す。[Modification: Arrangement Variation of Metamaterial Structure]
The two-dimensional arrangement of the
メタマテリアル構造体11は、例えば、1または平行に配置された複数の長方形に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図8参照)や、格子、円形、十字型に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図9参照)、卍型、I型をクロスさせた形状に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図10参照)、円環状、四角形の枠状、それらを二重にした形状に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図11参照)、十字型、卍型の中心部を除いた形状に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図12参照)、円環状、四角形の枠状の一部を除いた形状に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図13参照)、三角形の枠状に形成したカットワイヤを、6回対称に配置した微細構造11a、および、三角形に形成したカットワイヤを、4回対称に配置した微細構造11a(図14参照)を有している。
The
また、メタマテリアル構造体11は、図8~図14に示すように、各バリエーションのカットワイヤで構成される部分と、カットワイヤのない部分とを反転(相補)させたものであってもよい。また、メタマテリアル構造体11は、図8~図14に示す4回対称または6回対称の配置に限らず、n回対称(nは2以上の整数)の配置であってもよい。
In addition, as shown in FIGS. 8 to 14, the
(様々なバリエーションのメタマテリアル構造体のシミュレーション)
3種類のメタマテリアル構造体11について、Rigorous Coupled-Wave Analysis法を用いたシミュレーションを行った。なお、計算時のハーモニクスは6とした。シミュレーションに使用したメタマテリアル構造体11は、それぞれ図15(a)、図16(a)、図17(a)に示す配置およびサイズの微細構造11aのものである。透明基板12は、SiO2から成り、微細構造11aはAuから成っている。微細構造11aの厚みは、40 nmである。(Simulation of various variations of metamaterial structures)
A simulation using the Rigorous Coupled-Wave Analysis method was performed for three types of
各メタマテリアル構造体11の周囲の屈折率nを1.0~1.5まで変化させたときの、各屈折率での反射スペクトルを求め、その計算結果をそれぞれ図15(b)、図16(b)、図17(b)に示す。また、図15(b)、図16(b)、図17(b)から、反射スペクトルのピーク波長と屈折率との関係を求め、それぞれ図15(c)、図16(c)、図17(c)に示す。図15(c)、図16(c)、図17(c)に示すように、メタマテリアル構造体11の周囲の屈折率変化に応じて、反射スペクトルのピーク波長がほぼ線形的に変化することが確認された。図15(c)、図16(c)、図17(c)から求めた屈折率センサ10の屈折率感度は、それぞれ 368 nm/RIU、458 nm/RIU、824 nm/RIU であった。
When the refractive index n around each
[変形例:光ファイバ型屈折率センサ]
図18に示すように、屈折率センサ10は、光ファイバ(Optical fiber)31を有し、メタマテリアル構造体11が、光ファイバ31の先端面31aに設けられていてもよい。この場合、図19(a)に示すように、屈折率センサ10は、光ファイバ31を介して、メタマテリアル構造体11と光源13および光検知器(Optical detector)32とが接続されている。なお、光検知器32は、分光器15やパワーメータを含むものである。図19(a)に示すように、屈折率センサ10は、光源13からの入射光を、光ファイバ31の後端面から導入し、メタマテリアル構造体11で反射して戻ってきた光を、光検知器32で読み取るようになっている。[Modification: Optical fiber refractive index sensor]
As shown in FIG. 18 , the
なお、屈折率センサ10は、図19(a)に示す構成に代えて、図19(b)~(d)に示す構成であってもよい。図19(b)に示す構成では、入射光を光ファイバ31の後端面から導入し、メタマテリアル構造体11の透過光を光検知器32で読み取るようになっている。また、図19(c)に示す構成では、試料側から光を照射し、メタマテリアル構造体11および光ファイバ31を通過した光を、光検知器32で読み取るようになっている。図19(d)に示す構成では、試料側から光を照射し、メタマテリアル構造体11に当った光の反射光を、光検知器32で読み取るようになっている。
The
以上のような構成を用いて、共振波長の変化や反射率の変化を読み取ることにより、周囲の屈折率の値をセンシングすることができる。すなわち、メタマテリアル構造体11の周囲の屈折率のわずかな変化により、共振波長がシフトするため、メタマテリアル構造体11からの反射光をモニターすることにより、図20に示すように、周辺の屈折率Nのわずかな変化ΔNに応じた、反射率の変化ΔRあるいは中心(共振)波長の変化Δλを読み取ることができる。
By reading changes in resonance wavelength and changes in reflectance using the configuration described above, it is possible to sense the value of the surrounding refractive index. That is, since a slight change in the refractive index around the
光ファイバ31の先端面31aにメタマテリアル構造体11を設けた屈折率センサ10は、光ファイバ31の先端が届く範囲であれば、試料を切り取る侵襲的な測定ではなく、本来ある場所(in situ)での測定が可能となる。このため、生体などのように、環境依存性がある測定対象であっても、精密な測定が可能である。また、注射針より細い光ファイバ31を使用することにより、生体等へのダメージが少ない測定が可能となる。また、測定範囲が光ファイバ31の直径で決まるため、細い光ファイバ31を使用することにより、微細領域の物理量を測ることができる。また、光ファイバ31を移動させながら測定することにより、測定結果の空間マッピングを行うことができる。
The
(光ファイバ型屈折率センサの製造方法)
光ファイバ31の先端面31aにメタマテリアル構造体11を設けた屈折率センサ10を製造した。図21a)~f)に、光ファイバ31の先端面31aに、メタマテリアル構造体11を製造する方法を示す。その製造方法では、まず、カットした光ファイバ31の先端面31aを、純水もしくは有機溶剤を用いた超音波洗浄または紫外線・オゾン処理により洗浄し、その後、カットした光ファイバ31の先端面31aに、紫外線硬化樹脂(UV curing resin)33を塗布する。次に、平坦なガラス平面34に、紫外線硬化樹脂33が塗布された光ファイバ31の先端面31aを垂直に押し当て、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂33を硬化し(図21a)参照)、その後、平坦なガラス平面34から離し、紫外線硬化樹脂33を平坦化する。なお、光ファイバ31の先端面31aに形成するのではなく、ガラス基板上にメタマテリアル構造体11を形成する場合、図21a)の工程は不要となる。また、光ファイバ31の先端面31aが十分に平滑な場合も、図21a)の工程は不要である。(Manufacturing method of optical fiber type refractive index sensor)
A
次に、平坦化した紫外線硬化樹脂33の表面(ガラス基板上に形成する場合はガラス基板表面)に、Ti、Au、Crを、この順に 1 nm、40 nm、5 nmの厚さで堆積して成膜する(図21b)参照)。堆積には、スパッタ装置または蒸着装置を用いる。続いて、その成膜面上に、紫外線硬化樹脂35を塗布する(図21c)参照)。その後、別途製造したシリコン製または石英製のモールド(鋳型)を用意し、モールドを紫外線硬化樹脂35に押し当て、紫外線を120秒程度照射して紫外線硬化樹脂35を硬化させる(図21d)参照)。なお、Tiは、Auと紫外線硬化樹脂33(またはガラス基板)との密着性を高める目的で使われており、密着性が良好な場合、Tiは不要である。
Next, Ti, Au, and Cr are deposited in this order on the surface of the flattened ultraviolet curing resin 33 (the glass substrate surface when forming on a glass substrate) to a thickness of 1 nm, 40 nm, and 5 nm. (see FIG. 21b)). A sputtering device or a vapor deposition device is used for the deposition. Subsequently, an
次に、光ファイバ31の側面などに付着している未硬化の余分な紫外線硬化樹脂35を、エタノールで30秒程度リンスして除去した後、100℃のホットプレートで光ファイバ31を30秒程度乾燥させる。その後、45秒程度のイオンミリング(8kV、200 μA)により、Cr、Au、Tiを順次エッチングする(図21e)参照)。続いて、Crを10秒程度ウェットエッチングし、CrおよびCr上に残った紫外線硬化樹脂35を除去する(図21f)参照)。ここで、Crがウェットエッチングにより除去されることにより、Cr上に残っていた紫外線硬化樹脂35も剥離される。こうして、光ファイバ31の先端面31aに、メタマテリアル構造体11が製造される。
Next, after removing the excess uncured UV
(光ファイバ型屈折率センサの製造結果)
光ファイバ31の先端面31aに製造したメタマテリアル構造体11の電子顕微鏡写真を、図22(a)~(c)に示す。また、製造された光ファイバ型の屈折率センサ10の反射スペクトルを、図23に示す。図23に示すように、光ファイバ31の先端面31aに形成したメタマテリアル構造体11を、空気(Air)およびエタノール(Ethanol)のそれぞれの環境下にさらすと、その屈折率変化によって共振波長が変化し、屈折率センサ10として機能することが確認された。(Manufacturing result of optical fiber type refractive index sensor)
Electron micrographs of the
[変形例:メタマテリアル構造体の配置寸法]
メタマテリアル構造体11はスケーリング則に従うため、その寸法について基本的に物理的制限はない。すなわち、寸法を小さくすれば、共振波長が短波長側にシフトし、寸法を大きくすれば、共振波長が長波長側にシフトするため、その波長に合った光源13と光検出器32とがあれば、図1に示すようなシステム構成が可能である。但し、メタマテリアル構造体11の単位構造を構成するカットワイヤ同士が接触することを避けるため、w(カットワイヤの幅)、g(平行配置されたカットワイヤ間のギャップ)、d(垂直配置されたカットワイヤ間のギャップ)、l(カットワイヤの長さ)は0nmよりも大きくした方がよい。[Modification: Layout dimensions of metamaterial structures]
Since the
また、カットワイヤの厚さtについては、表皮深さ(skin depth)という物理量を目安とすると、例えば、アルミニウムの可視光での表皮深さが13nmであるので、tを13nm以上にすればよい。また、t以外の寸法パラメータの下限は、その時点での製造技術の限界で決まる。 Regarding the thickness t of the cut wire, taking the physical quantity of the skin depth as a guideline, for example, since the skin depth of aluminum in visible light is 13 nm, t should be 13 nm or more. . Also, the lower limits of the dimension parameters other than t are determined by the limits of manufacturing technology at that time.
各寸法パラメータを小さくしたときのメタマテリアル構造体11の配置の一例を、図24に示す。ここで、透明基板12はSiO2、メタマテリアル構造体11の微細構造11aは銀(Ag)から構成されている。寸法は、w=40nm、g=60nm、d=20nm、l=140nm、Λ=500nm、t=40nmである。An example of arrangement of the
図24に示すメタマテリアル構造体11の周囲の屈折率nを1.0~1.2まで変化させたときの、メタマテリアル構造体11の透過(Transmittance)スペクトルおよび反射(Reflectance)スペクトルを計算し、図25に示す。なお、計算には、Rigorous Coupled-Wave Analysis法を用いた。計算時のハーモニクスは6とした。図25に示すように、屈折率変化およびピーク波長シフトはおおよそ線形関係となることが確認された。図25から、このメタマテリアル構造体11の屈折率感度を求めると、750 nm/RIUとなる。この結果は、従来の表面プラズモンを利用した屈折率センサの感度を大きく上回っている。
Calculate the transmittance spectrum and reflectance spectrum of the
一方、各寸法パラメータの上限については、製造上の制約がないため、どの波長(周波数)まで屈折率センサ10の応用範囲を広げるかにより任意に設定可能である。以上では、可視~近赤外(波長2000 nm程度以下)を想定してきたが、屈折率センサ10の応用範囲として、熱波長(10μm程度)からテラヘルツ波(具体的には、0.3THz(波長999μm))まで想定することもできる。この場合、単純にスケーリング則により寸法を見積もると、例えば、設計波長1.24μmを0.3THz(波長999μm)に相似的に拡大して、w=72.5μm、g=120.8μm、d=120.8μm、l=265.9μm、Λ=805.6μm、t=32.2μmとなる。
On the other hand, the upper limit of each dimensional parameter can be arbitrarily set depending on the wavelength (frequency) to which the range of application of the
テラヘルツ(THz)波は生体に安全で、THzで吸収ピークを持つケミカル・バイオ物質(吸収周波数は物質固有であるため、物質の特定に用いることができる)が多数ある一方、紙や服などを透過するというTHzの特性から、空港でのセキュリティチェックや国際郵便物の麻薬チェック(ドラッグなどは、THzの特定周波数で固有指紋スペクトルを持つ)にTHzを使うことが検討されている。本発明の実施の形態のメタマテリアル構造体11および屈折率センサ10によれば、テラヘルツ領域における屈折率センサ10に基づくバイオ・ケミカルセンサの開発も可能となる。
Terahertz (THz) waves are safe for living organisms, and there are many chemical biomaterials that have an absorption peak at THz (because the absorption frequency is unique to the material, it can be used to identify the material). Due to the property of THz transmission, the use of THz for security checks at airports and drug checks in international mail (drugs have a unique fingerprint spectrum at a specific frequency of THz) is under consideration. According to the
[変形例:血液検査への応用]
屈折率センサ10は、ガラスプレートを有し、メタマテリアル構造体11がガラスプレートの表面に設けられていてもよい。また、メタマテリアル構造体11の微細構造11aの表面に、図7(a)に示す検出用DNA21などのリガンドが付着していてもよい。この場合、ガラスプレート表面のメタマテリアル構造体11の上に血液を滴下して、屈折率変化から屈折率を求めることにより、血液中の成分を検出することができる。なお、血液に限らず、他の液体などの物質をメタマテリアル構造体11の上に載せることにより、その物質中の成分を検出することもできる。また、図21の製造方法に従って、ガラスプレートの表面にメタマテリアル構造体11を製造することができる。[Modification: Application to blood test]
The
1 試料
10 屈折率センサ
11 メタマテリアル構造体
11a 微細構造
12 透明基板
13 光源
14 ハーフミラー
15 分光器
21 検出用DNA
22 相補DNA
23 相補鎖
31 光ファイバ
31a 先端面
32 光検知器
33、35 紫外線硬化樹脂
34 ガラス平面
REFERENCE SIGNS
21 DNA for detection
22 Complementary DNA
23 complementary strand
31
Claims (10)
入射光の波長と同程度又は前記波長以下の構造であり、回転対称に二次元周期配列された単位構造から成る微細構造を有し、
前記入射光と前記微細構造に依存した表面プラズモンモードとの光結合が共振条件で強くなることにより、波長選択的な光応答を示すよう構成されていることを
特徴とするメタマテリアル構造体。 A metamaterial structure for use in a refractive index sensor that detects the refractive index of a surrounding medium, comprising:
A structure having a structure equal to or less than the wavelength of incident light, and having a fine structure composed of unit structures arranged periodically two-dimensionally in a rotationally symmetrical manner ,
wherein optical coupling between the incident light and the surface plasmon mode dependent on the fine structure is strengthened under resonance conditions, thereby exhibiting wavelength-selective optical response .
Characterized metamaterial structure.
前記微細構造は、前記単位構造の二次元の配列面に沿って、前記単位構造を、縦方向および/または横方向に規則的に複数並べて配置して成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメタマテリアル構造体。 The unit structure has a structure in which two rectangles arranged in parallel are arranged in four-fold symmetry,
3. The fine structure is formed by arranging a plurality of unit structures regularly in the vertical direction and/or the horizontal direction along a two-dimensional arrangement plane of the unit structures. Metamaterial structure according to any one of.
前記メタマテリアル構造体は、前記光ファイバの先端に設けられていることを
特徴とする請求項6記載の屈折率センサ。 having an optical fiber,
7. The refractive index sensor according to claim 6, wherein the metamaterial structure is provided at the tip of the optical fiber.
前記メタマテリアル構造体は、前記ガラスプレートの表面に設けられていることを
特徴とする請求項6記載の屈折率センサ。 having a glass plate,
7. The refractive index sensor according to claim 6, wherein said metamaterial structure is provided on the surface of said glass plate.
前記検出用作用体は、検出対象と相互作用可能であることを
特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の屈折率センサ。 a sensing agent attached to the surface of the microstructure;
9. The refractive index sensor according to any one of claims 6 to 8, wherein the detection action body is capable of interacting with a detection target.
前記微細構造は、前記検出用DNAまたは前記検出用RNAを結合可能な材料から成ることを
特徴とする請求項9記載の屈折率センサ。
The detection agent is composed of detection DNA or detection RNA, and is capable of forming a complementary strand with the detection target DNA or RNA,
10. The refractive index sensor according to claim 9, wherein said microstructure is made of a material capable of binding said detection DNA or said detection RNA.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003054592A2 (en) | 2001-12-20 | 2003-07-03 | The University Of Southampton | Optical device |
JP2007255948A (en) | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Tokyo Institute Of Technology | Electric field sensor |
JP2008292425A (en) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Ricoh Co Ltd | Biosensor |
JP2009121833A (en) | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Sensing method, and sensor and marker applying sensing method |
JP2009210495A (en) | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Tohoku Univ | Medium measuring surface plasmon resonance sensor having circular dichroism, and method and device for measuring circular dichroism |
WO2014168041A1 (en) | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 日本精工株式会社 | Target substance capturing device |
JP2014224810A (en) | 2013-04-24 | 2014-12-04 | 三菱電機株式会社 | Electromagnetic wave sensor device |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003054592A2 (en) | 2001-12-20 | 2003-07-03 | The University Of Southampton | Optical device |
JP2007255948A (en) | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Tokyo Institute Of Technology | Electric field sensor |
JP2008292425A (en) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Ricoh Co Ltd | Biosensor |
JP2009121833A (en) | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Sensing method, and sensor and marker applying sensing method |
JP2009210495A (en) | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Tohoku Univ | Medium measuring surface plasmon resonance sensor having circular dichroism, and method and device for measuring circular dichroism |
WO2014168041A1 (en) | 2013-04-12 | 2014-10-16 | 日本精工株式会社 | Target substance capturing device |
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