JP7226344B2 - Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy - Google Patents
Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy Download PDFInfo
- Publication number
- JP7226344B2 JP7226344B2 JP2020001701A JP2020001701A JP7226344B2 JP 7226344 B2 JP7226344 B2 JP 7226344B2 JP 2020001701 A JP2020001701 A JP 2020001701A JP 2020001701 A JP2020001701 A JP 2020001701A JP 7226344 B2 JP7226344 B2 JP 7226344B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- base portion
- forming
- laser beam
- active layer
- 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
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
Description
本発明は、表面増強ラマン分光(Surface Enhanced Raman Spectroscopy:以下では、単にSERSと称する)法用基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for Surface Enhanced Raman Spectroscopy (hereinbelow simply referred to as SERS).
従来より、基板の表面上にナノオーダーの凹凸部が形成されたSERS法用基板が提案されている。例えば、非特許文献1には、シリコン基板にレーザビームを照射して凹凸部の基礎となる基礎部分を構成し、その後に、基礎部分に難酸化金属であるAg(銀)をコーティングして活性層を形成することでSERS法用基板を形成することが提案されている。
Conventionally, there has been proposed a substrate for the SERS method in which nano-order irregularities are formed on the surface of the substrate. For example, in Non-Patent
このようなSERS法用基板を用いて分析対象物の物質を特定する場合には、まず、SERS法用基板のうちの凹凸部が形成された部分に分析対象物を付着させる。そして、この状態で分析対象物にレーザビームを照射する。この際、レーザビームで誘起されたプラズモン共鳴により発生した微細構造間(すなわち、ギャップ)中またはその近傍の強電場に分析対象物が存在することにより、本来微弱なSERSスペクトルが増強される。このため、増強されたSERSスペクトルを取得することにより、分析対象物が特定される。 When specifying the substance of the analysis object using such a substrate for SERS method, first, the object to be analyzed is attached to the portion of the substrate for SERS method where the concave and convex portions are formed. Then, in this state, the object to be analyzed is irradiated with a laser beam. Here, the presence of the analyte in a strong electric field in or near the microstructures (i.e., gaps) generated by the laser beam-induced plasmon resonance enhances the inherently weak SERS spectrum. Therefore, the analyte is identified by acquiring an enhanced SERS spectrum.
ところで、現状では、さらに感度の向上を図ることができるSERS法用基板が望まれている。 By the way, at present, there is a demand for a substrate for the SERS method that can further improve the sensitivity.
本発明は上記点に鑑み、感度の向上を図ることのできるSERS法用基板の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate for the SERS method, which can improve the sensitivity.
上記目的を達成するための請求項1および3では、一面(10a)側に凹凸部(20)が形成された被加工物(10)を備え、凹凸部は、凹凸構造を構成する基礎部分(22a)と、基礎部分の表面に形成された活性層(22b)と、を有し、基礎部分は、易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成され、活性層は、易酸化金属よりも酸化し難い難酸化金属を主成分とする材料で構成されているSERS法用基板の製造方法であって、一面を有する被加工物を用意することと、一面に、基礎部分を形成することと、基礎部分の表面に活性層を形成することと、を行って、凹凸部を形成することと、を行い、基礎部分を形成することでは、レーザビーム(L)を被加工物に照射して当該被加工物の一部を飛散させて堆積させることで基礎部分を形成し、被加工物を用意することでは、レーザビームが照射されることで飛散する部分において、易酸化金属を主成分とする材料で構成される第1金属層(11)と、難酸化金属を主成分とする材料で構成される第2金属層(12)とが積層されて配置されたものを用意し、凹凸部を形成することでは、レーザビームを被加工物に照射することにより、第1金属層および第2金属層を飛散させて基礎部分および活性層を同一の工程で形成する。
請求項3では、基礎部分を形成することでは、レーザビームとしてのパルスレーザを被加工物に照射する。
In
In claim 3, forming the base portion irradiates the workpiece with a pulsed laser as a laser beam.
これによれば、基礎部分が易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成されたSERS法用基板を製造できる。このため、感度の向上を図ることができるSERS法用基板を製造できる。 According to this, it is possible to manufacture a substrate for the SERS method in which the base portion includes a material containing an easily oxidizable metal as a main component. Therefore, it is possible to manufacture a substrate for the SERS method that can improve the sensitivity.
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1に示されるように、本実施形態のSERS法用基板1は、一面10aを有する基板10を備え、一面10aにナノサイズの凹凸を有する凹凸部20が形成されることで構成されている。なお、本実施形態では、基板10が被加工物に相当している。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、凹凸部20は、図2に示されるように、マイクロオーダーの第1凹凸21と、第1凹凸21の表面および周囲に形成されたナノオーダーの第2凹凸22(すなわち、ナノ凹凸)とを有する構成とされている。第1凹凸21は、後述するように、レーザビームを照射することによって構成されるレーザ照射痕で構成される。第2凹凸22は、後述するように、レーザビームを照射することによって飛散すると共にその後に堆積した基板粒子を含んで構成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
第2凹凸22は、さらに詳しくは、図3に示されるように、第2凹凸22の凸部を形作る基礎部分22aと、基礎部分22aの表面上に配置された活性層22bとを有する構成とされている。なお、図3中では、活性層22bは、基礎部分22aの表面のうちの先端にのみ形成されている図を示しているが、基礎部分22aの表面の全体に形成されていてもよいし、側面のみに形成されていてもよい。また、図3は、後述の製造方法によって形成された凹凸部20の走査型電子顕微鏡(すなわち、SEM)写真に基づいた模式図である。
More specifically, as shown in FIG. 3, the
そして、本実施形態の凹凸部20は、全ての部分が金属材料を含んで構成されている。具体的には、基礎部分22aは、酸化し易い易酸化金属を含む構成とされ、活性層22bは、基礎部分22aよりも酸化し難い難酸化金属を含む構成とされている。本実施形態では、基礎部分22aは、易酸化金属として、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Fe(鉄)等の酸化し易い金属の少なくとも1つを主成分として構成されている。活性層22bは、難酸化金属として、Au(金)、Ag(銀)、またはPt(白金)等の基礎部分22aよりも酸化し難い金属の少なくとも1つを主成分として構成されている。なお、本実施形態では、基板10の全体も易酸化金属で構成されている。
All of the
以上が本実施形態におけるSERS法用基板1の構成である。このようなSERS法用基板1は、試料が液体に溶解された分析対象物を特定するのに利用される。具体的には、SERS法用基板1の凹凸部20に分析対象物を付着させてレーザビームを照射すると、レーザビームで誘起されたプラズモン共鳴により発生した微細構造間(すなわち、ギャップ)中またはその近傍の強電場に分析対象物が存在することにより、本来微弱なSERSスペクトルが増強される。このため、増強されたSERSスペクトルを取得することにより、分析対象物が特定される。例えば、図4に示されるように、分析対象物として、4、4-ビピリジンを超純水に溶解させた溶液を分析対象物とする場合には、4、4-ビピリジンに応じたピークを有するSERSスペクトルが得られる。なお、ここでは特に図示しないが、SERS法用基板1は、所定の固定治具に保持された状態で分析対象物が凹凸部20に塗布され、その後にレーザビームが照射される。
The above is the configuration of the
また、本実施形態のSERS法用基板1は、後述の製造方法によって製造される。そして、本実施形態のSERS法用基板1について発明者らが検討したところ、本実施形態のSERS法用基板1では、明確な理論については明らかではないが、図3に示されるように、第2凹凸22における基礎部分22aの間隔が10~20nm程度であり、基礎部分22aの幅が10~20nm程度となることが確認された。なお、ここでの基礎部分22aの間隔とは、突出方向先端側における隣合う基礎部分22aの間隔であり、基礎部分22aの幅とは、基礎部分22aにおける根本部分の太さのことである。
Further, the
これに対し、従来のようにシリコン基板にレーザビームを照射することで基礎部分22aをシリコンで構成した場合、基礎部分の間隔は10~20nm程度と本実施形態と同程度となるものの、基礎部分の幅が100~150nm程度となることが知られている。このため、本実施形態のSERS法用基板1では、従来のSERS法用基板よりも基礎部分22aの間の空隙となる部分を密集して形成することができることになる。したがって、分析対象物を凹凸部20に付着させた際、分析対象物が配置され得る領域が多くなり、感度の向上を図ることができる。
On the other hand, when the
以上が本実施形態におけるSERS法用基板1の構成である。次に、上記SERS法用基板1の製造方法について説明する。
The above is the configuration of the
まず、図5Aに示されるように、基板10を用意する。本実施形態では、全体が易酸化金属で構成されている基板10を用意する。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5Bに示されるように、基板10の凹凸部構成領域20aに対してレーザビームLを照射することにより、基板粒子100を飛散させて堆積させることで第1凹凸21および第2凹凸22の基礎部分22aを形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, by irradiating a laser beam L onto the uneven
具体的には、本実施形態では、基板10に対し、レーザビームLとしてのパルスレーザを照射する。この場合、レーザ光源としては、例えば、Nd:YAG(ネオジム:イットリウム・アルミニウム・ガーネット)等を用意する。レーザ光源としてNd:YAGを用いた場合、レーザビームLは、波長が基本波長である1064nm、またはその高調波である533nm、または355nmとなる。また、レーザ光源としてNd:YAGを用いた場合、レーザビームLは、照射スポット径が5~300μm、エネルギー密度が1~100J/cm2、パルス幅(すなわち、一つのスポットあたりの照射時間)は10~1000nsとなる。なお、これらの条件は1例であり、用途に応じて種々の条件が採用され得る。例えば、パルス幅は、フェトム秒であってもよいし、ピコ秒であってもよい。
Specifically, in this embodiment, the
そして、図6に示されるように、基板10に対してレーザビームLを照射する際には、凹凸部構成領域20a内の各領域が図中の矢印Aに沿って順に照射されるように、レーザ光源および基板10を相対的に移動させて、レーザビームLを照射する。この場合、本実施形態では、レーザビームLとしてのパルスレーザを照射するため、レーザビームLの照射スポットSが重なり合うようにレーザビームLを照射する。
Then, as shown in FIG. 6, when irradiating the
なお、凹凸部構成領域20a内の各領域が順に照射されるのであれば、レーザ光源および基板10が相対的に移動する構成とされていなくてもよい。例えば、レーザ光源側にミラーを配置し、当該ミラーを回転動作さることでレーザビームLを走査させる、いわゆるガルバノスキャナを用いてレーザビームLを照射するようにしてもよい。
It should be noted that the laser light source and the
そして、レーザビームLを基板10に照射することにより、基板10の一面10a側から基板粒子100を飛散させて堆積させることにより、第1凹凸21および第2凹凸22の基礎部分22aを形成する。この場合、第1凹凸21は、レーザビームLを照射することによって形成されるため、マイクロオーダーの凹凸となる。また、第2凹凸22の基礎部分22aは、飛散した基板粒子100が堆積することによって形成されるため、ナノオーダの凹凸となる。つまり、第2凹凸22の基礎部分22aは、詳しくは、複数の基板粒子100が積層されることによって構成されている。
Then, by irradiating the
ここで、基板10の一面10a側をAuやAg等の難酸化金属のみで構成し、レーザビームLを照射して飛散する基板粒子100がAuやAg等の難酸化金属の粒子のみである場合、本発明者らの検討によれば、ナノオーダの第2凹凸22が形成され難いことが確認された。これは、難酸化金属が飛散して堆積した際、酸化することがないために堆積時に保有するエネルギーが大きくなり、再配列することによってナノオーダの凹凸を形成し難いためであると推定される。
Here, when the one
このため、本実施形態では、基板10が易酸化金属で構成されている。つまり、レーザビームLで飛散する部分が易酸化金属で構成されている。したがって、レーザビームLが照射されて飛散した際、酸化することで保有するエネルギーが小さくなり、堆積した際に再配列することが抑制される。これにより、上記のように、第2凹凸22の基礎部分22aが構成される。
Therefore, in this embodiment, the
その後、特に図示しないが、スパッタリング法により、難酸化金属であるAuやAg等で構成される活性層22bを基礎部分22aの表面に形成する。これにより、図3に示されるように、基礎部分22aの表面上に、難酸化金属を主成分とする活性層22bが形成された第2凹凸22が形成され、図1に示されるSERS法用基板1が構成される。
After that, although not shown, the
以上説明した本実施形態では、第2凹凸22における基礎部分22aを易酸化金属で構成しているため、第2凹凸22における基礎部分22aの間隔を10~20nm程度にできる。このため、基礎部分をシリコンで構成している従来のSERS法用基板と比較して、本実施形態のSERS法用基板1では、基礎部分22aの間の空隙となる部分を密集して形成することができる。したがって、分析対象物を凹凸部20に付着させた際、分析対象物が配置され得る領域が多くなり、感度の向上を図ることができる。
In the present embodiment described above, since the
また、本実施形態では、スパッタリング法によって活性層22bを形成しているため、容易に活性層22bを形成できる。
Moreover, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、レーザビームLを照射する際にパルスレーザを照射している。このため、例えば、レーザビームLとしてCW(Continuous Wave)レーザを照射する場合と比較して、レーザビームLが照射される領域近傍の温度が高くなり過ぎることを抑制でき、好適に基礎部分22aを構成することができる。
Furthermore, in this embodiment, when the laser beam L is applied, a pulsed laser is applied. For this reason, for example, compared to the case of irradiating a CW (Continuous Wave) laser as the laser beam L, it is possible to suppress the temperature in the vicinity of the region irradiated with the laser beam L from becoming too high, and the
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、基板10に溝部を形成したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. In this embodiment, grooves are formed in the
本実施形態では、図7および図8に示されるように、SERS法用基板1は、凹凸部20を囲むように、基板10に枠状の溝部30が形成されている。本実施形態では、溝部30が段差部に相当している。なお、図7は、図8中のVII-VII線に沿った断面に相当している。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8 , the
このような溝部30は、例えば、溝部30を形成する領域に凹凸部20を構成するためのレーザビームLを複数回照射し、溝部30を凹凸部20の第1凹凸21における凹部よりも深くすることで構成される。また、このような溝部30は、例えば、エッチング等で形成される。
Such a
これによれば、分析対象物を凹凸部20に付着させた際に当該分析対象物が溝部30によって面方向に広がることを抑制しつつ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to this, it is possible to obtain the same effect as the above-described first embodiment while suppressing the spread of the analysis target in the planar direction by the
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、凹凸部20の製造方法を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. In this embodiment, the manufacturing method of the
本実施形態では、図9Aに示されるように、基板10を用意する際、一面10a側に易酸化金属で構成される第1金属層11と、難酸化金属で構成される第2金属層12とが積層された基板10を用意する。本実施形態では、第1金属層11上に第2金属層12が積層されたものを用意する。但し、第2金属層12上に第1金属層11が積層されていてもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 9A, when the
そして、図9Bに示されるように、レーザビームLを照射して第1金属層11から第1粒子110を飛散させると共に第2金属層12から第2粒子120を飛散させる。なお、本実施形態では、レーザビームLは、一つの照射スポットSに照射した際に第1金属層11から第1粒子110が飛散すると共に、第2金属層12から第2粒子120が飛散するように、エネルギー密度等が調整されている。
Then, as shown in FIG. 9B, the laser beam L is irradiated to scatter the
この場合、第1粒子110が堆積する前に第2粒子120が堆積した部分では、上記のように、保有するエネルギーが大きいために凹凸構造が形成されない。しかしながら、第1粒子110が堆積した部分では第2凹凸22の基礎部分22aが構成され、当該基礎部分22a上に第2粒子120が堆積することで活性層22bが構成される。つまり、本実施形態では、レーザビームLを基板10に照射することにより、基礎部分22aおよび活性層22bが同一工程で形成される。
In this case, the uneven structure is not formed in the portion where the
なお、本実施形態では、第1粒子110および第2粒子120を同時に飛散させるため、基礎部分22aの内部に第2粒子120が含まれる構成となることもあり得るが、特に問題はない。
In the present embodiment, since the
以上説明した本実施形態では、第1金属層11と第2金属層12とが積層された基板10を用意し、当該基板10にレーザビームLを照射することで凹凸部20を構成している。このため、活性層22bを別工程であるスパッタリング法等で形成する必要がなくなり、製造工程の簡略化を図ることができる。
In the present embodiment described above, the
(第3実施形態の変形例)
第3実施形態の変形例について説明する。上記第3実施形態において、レーザビームLを次のように照射するようにしてもよい。すなわち、最初にレーザビームLを照射する場合には、図10Aに示されるように、第2金属層12から第2粒子120のみが飛散するようにする。そして、図10Bに示されるように、次にレーザビームLを照射する場合には、最初にレーザビームLを照射した部分と重複する(すなわち、照射スポットSが重複する)部分を有するようにレーザビームLを照射することにより、重複した部分で第1金属層11から第1粒子110を飛散せると共に、重複していない部分で第2金属層12から第2粒子120を飛散させるようにする。このようにしても、一度のレーザビームLの照射で基礎部分22aおよび活性層22bが形成されるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
(Modified example of the third embodiment)
A modification of the third embodiment will be described. In the third embodiment, the laser beam L may be applied as follows. That is, when the laser beam L is first applied, only the
(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、基板10に凹凸部20を複数形成したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. In this embodiment, a plurality of
本実施形態では、図11に示されるように、SERS法用基板1は、基板10に複数の凹凸部20が形成された構成とされている。なお、各凹凸部20は、上記第1実施形態と同様に、それぞれ基礎部分22aと活性層22bとを有する第2凹凸22を備えた構成とされている。
In this embodiment, as shown in FIG. 11, the
そして、本実施形態では、各凹凸部20は、互いに第2凹凸22の構成が異なるように形成されている。具体的には、各凹凸部20は、第2凹凸22の高さや間隔等が異なるものとされている。なお、このような各凹凸部20は、上記のように基板10にレーザビームLを照射する際の条件を適宜変更することで構成される。
And in this embodiment, each
以上説明した本実施形態では、複数の凹凸部20を有するため、各凹凸部20で分析対象物の特定を行うことができる。ここで、例えば、基板10に1つの凹凸部20のみが形成されている場合には、分析対象物毎に基板10を用意する必要があり、部品数が多くなって経済性が低下する要因となる。したがって、本実施形態のように基板10に複数の凹凸部20を形成することにより、基板10を有効利用することで経済性の向上を図ることができる。
Since the present embodiment described above has a plurality of concave-
そして、本実施形態では、各凹凸部20は、第2凹凸22の構成が異なるものとされている。また、SERS法の感度は、分析対象物と第2凹凸22の形状との関係によっても変化する。このため、各第2凹凸22の形状を異なるものとし、分析対象物を当該分析対象物の分析に適した第2凹凸22に塗布するようにすることにより、複数の分析対象物をより高感度で検出することができるようになる。
In this embodiment, each
(第5実施形態)
第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、SERS法を行う際の固定治具の構成を規定したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described. In contrast to the first embodiment, the present embodiment defines the configuration of the fixing jig when performing the SERS method. Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.
上記のように、SERS法用基板1の凹凸部20に分析対象物を付着させてレーザビームLを照射する際、SERS法用基板1は、固定治具によって保持される。本実施形態では、図11に示されるように、固定治具40は、収容治具50と、押圧治具60とを有する構成とされている。
As described above, the
収容治具50は、SERS法用基板1が収容される収容凹部51が形成されている。なお、収容凹部51は、SERS法用基板1の外形よりも大きくされている。押圧治具60は、孔部61が形成された枠状とされており、収容凹部51の底面と対向する一面60aに複数の凸部62を有している。なお、複数の凸部62は、例えば、4個形成されており、互いに離間するように孔部61を中心として回転対称に配置されている。また、収容治具50および押圧治具60には、特に図示しないが、一対の嵌合部が形成されている。
The
そして、押圧治具60は、収容治具50の収容凹部51内にSERS法用基板1が収容された状態で当該収容凹部51内に配置され、一対の嵌合部によって収容治具50に固定される。具体的には、押圧治具60は、孔部61から凹凸部20が露出すると共に、凸部62によってSERS法用基板1が押圧されて固定されるように、収容治具50に固定される。この際、複数の凸部62が離間して配置されているため、押圧治具60の一面60aとSERS法用基板1における基板10の一面10aと間のうちの凸部62が形成されていない部分では、隙間が構成される。また、収容治具50における収容凹部51は、SERS法用基板1の外形よりも大きくされているため、収容凹部51とSERS法用基板1との間にも隙間が構成されている。
The
以上が本実施形態における固定治具40の基本的な構成である。そして、分析対象物70を特定する場合には、孔部61から凹凸部20に、分析対象物70を配置する。この場合、分析対象物70は、液体を含んで構成されており、凹凸部20に塗布されることで凹凸部20に配置される。
The above is the basic configuration of the fixing
ここで、凹凸部20に分析対象物70を塗布した際、分析対象物70が凹凸部20から当該凹凸部20の周囲にまで濡れ広がる可能性がある。また、上記のように、押圧治具60の一面60aとSERS法用基板1における基板10の一面10aと間には隙間が構成されており、収容凹部51とSERS法用基板1との間にも隙間が構成されている。このため、分析対象物70に含まれる液体(すなわち、溶液)と固定治具40との濡れ性が高い場合には、分析対象物70の濡れ広がりが促進されてしまい、凹凸部20から分析対象物70が無くなることが懸念される。
Here, when the
したがって、本実施形態では、固定治具40のうちの分析対象物70が接触し得る部分は、SERS法用基板1よりも分析対象物70における液体との濡れ性(以下では、単に濡れ性ともいう)が小さくなるように構成されている。本実施形態では、収容治具50は、SERS法用基板1を収容する収容凹部51の壁面がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている。押圧治具60は、SERS法用基板1と対向する一面60aがSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the portion of the fixing
例えば、本実施形態では、分析対象物70における液体を水とする場合、収容治具50および押圧治具60は、全体がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、テフロン等で構成される。
For example, in this embodiment, when water is used as the liquid in the object to be analyzed 70, the
分析対象物70における液体をエタノール、アセトニトリル、酢酸エチル等の極性有機溶媒とする場合、収容治具50および押圧治具60は、全体がテフロン等で構成される。
When the liquid in the
分析対象物70における液体をトルエン、デカン等の非極性有機溶媒とする場合、収容治具50および押圧治具60は、全体がナイロン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等で構成される。
When the liquid in the
以上説明した本実施形態では、固定治具40のうちの分析対象物70が接触し得る部分は、SERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている。このため、分析対象物70が固定治具40と接触しても濡れ広がることが抑制され、凹凸部20から分析対象物70が無くなるという不具合が発生することを抑制できる。
In the present embodiment described above, the portion of the fixing
なお、上記では、収容治具50および押圧治具60は、全体がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている例について説明した。しかしながら、収容治具50および押圧治具60は、分析対象物70が接触し得る部分の濡れ性が小さくなるように構成されていればよい。例えば、収容治具50は、SERS法用基板1を収容する収容凹部51の壁面がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように、当該壁面に濡れ性を低下させるコーティング膜が形成された構成とされていてもよい。押圧治具60は、SERS法用基板1と対向する一面60aがSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように、当該一面60aに濡れ性を低下させるコーティング膜が形成された構成とされていてもよい。
In the above description, an example in which the
さらに、収容治具50および押圧治具60は、少なくとも一部がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなる構成とされていればよい。例えば、押圧治具60の一面60aの一部のみがSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなる構成とされ、収容治具50は、SERS法用基板1よりも濡れ性が高くなる構成とされていてもよい。このような固定治具40としても、濡れ性が小さくなる部分で分析対象物70が濡れ広がることが抑制され、上記と同様の効果を得ることができる。
Furthermore, at least a part of the
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified within the scope of the claims.
例えば、上記各実施形態では、被加工物が基板10である例について説明したが、被加工物が別の部材であってもよい。例えば、測定媒体の流量等の物理量を検出する物理量センサは、流量を測定するセンシング部が測定媒体に晒されるように被実装部材に実装される。この場合、当該測定媒体に晒される部分の一部を被加工物とし、当該一部に凹凸部20を構成すると共に測定媒体を分析対象物とするようにしてもよい。
For example, in each of the above embodiments, an example in which the workpiece is the
また、上記各実施形態において、基板10に対してレーザビームLを照射する際、凹凸部構成領域20a内の全領域を照射するのではなく、レーザビームLを照射しない領域が存在していてもよい。例えば、基板10に対してレーザビームLを照射する際、互いの照射スポットSが重複しないようにしてもよい。すなわち、基板10に対してレーザビームLをドット状に照射するようにしてもよい。また、例えば、凹凸部構成領域20aにおいて、レーザビームLが照射されない複数の矩形状の領域が構成されるように、レーザビームLを直交する2方向に沿って照射するようにしてもよい。この場合、凹凸部20は、レーザビームLが照射されない領域に形成される第2凹凸22のみで構成されるようにしてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, when the
また、上記第1、第2実施形態において、基板10は、全体が易酸化金属で構成されていなくてもよく、少なくともレーザビームLが照射されることで飛散する部分が易酸化金属で構成されていればよい。このため、基板10は、例えば、シリコン基板上に、易酸化金属で構成される金属層が積層された構成とされていてもよい。同様に、上記第3実施形態において、基板10は、シリコン基板上に、第1金属層11および第2金属層12が積層された構成とされていてもよい。
In the first and second embodiments described above, the
そして、上記第1、第2実施形態において、活性層22bは、スパッタ法ではなく、AuまたはAgのナノ粒子を含む溶液を基礎部分22aに塗布することによって形成するようにしてもよい。これによれば、基礎部分22aのみに活性層22bを形成し易くなり、材料の削減を図ることができる。
In the first and second embodiments described above, the
さらに、上記第2実施形態において、段差部としての溝部30を形成するのではなく、段差部としての凸部を形成するようにしてもよい。
Further, in the above-described second embodiment, instead of forming the
10 基板(被加工物)
10a 一面
20 凹凸部
22a 基礎部分
22b 活性層
10 substrate (workpiece)
10a One
Claims (5)
前記凹凸部は、凹凸構造を構成する基礎部分(22a)と、前記基礎部分の表面に形成された活性層(22b)と、を有し、
前記基礎部分は、易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成され、
前記活性層は、前記易酸化金属よりも酸化し難い難酸化金属を主成分とする材料で構成されている表面増強ラマン分光法用基板の製造方法であって、
前記一面を有する前記被加工物を用意することと、
前記一面に、前記基礎部分を形成することと、前記基礎部分の表面に前記活性層を形成することと、を行って、前記凹凸部を形成することと、を行い、
前記基礎部分を形成することでは、レーザビーム(L)を前記被加工物に照射して当該被加工物の一部を飛散させて堆積させることで前記基礎部分を形成し、
前記被加工物を用意することでは、前記レーザビームが照射されることで飛散する部分において、前記易酸化金属を主成分とする材料で構成される第1金属層(11)と、前記難酸化金属を主成分とする材料で構成される第2金属層(12)とが積層されて配置されたものを用意し、
前記凹凸部を形成することでは、前記レーザビームを前記被加工物に照射することにより、前記第1金属層および前記第2金属層を飛散させて前記基礎部分および前記活性層を同一の工程で形成する表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。 A workpiece (10) having an uneven portion (20) formed on one surface (10a) side,
The uneven portion has a base portion (22a) forming an uneven structure and an active layer (22b) formed on the surface of the base portion,
The base portion is composed of a material containing an easily oxidizable metal as a main component,
A method for producing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy, wherein the active layer is made of a material mainly composed of a difficult-to-oxidize metal that is more difficult to oxidize than the easily-oxidizable metal,
providing the workpiece having the one surface;
forming the base portion on the one surface and forming the active layer on the surface of the base portion to form the uneven portion;
In forming the base portion, the base portion is formed by irradiating the work piece with a laser beam (L) to scatter and deposit a part of the work piece,
By preparing the workpiece , the first metal layer (11) made of a material containing the easily oxidizable metal as a main component and the difficult-to- preparing a second metal layer (12) composed of a material containing metal oxide as a main component and arranged in a laminated manner;
By forming the uneven portion, the first metal layer and the second metal layer are scattered by irradiating the workpiece with the laser beam to form the base portion and the active layer in the same process. A method for producing a substrate for forming surface-enhanced Raman spectroscopy.
前記凹凸部は、凹凸構造を構成する基礎部分(22a)と、前記基礎部分の表面に形成された活性層(22b)と、を有し、
前記基礎部分は、易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成され、
前記活性層は、前記易酸化金属よりも酸化し難い難酸化金属を主成分とする材料で構成されている表面増強ラマン分光法用基板の製造方法であって、
前記一面を有する前記被加工物を用意することと、
前記一面に、前記基礎部分を形成することと、前記基礎部分の表面に前記活性層を形成することと、を行って、前記凹凸部を形成することと、を行い、
前記基礎部分を形成することでは、レーザビーム(L)を前記被加工物に照射して当該被加工物の一部を飛散させて堆積させることで前記基礎部分を形成し、
前記被加工物を用意することでは、前記レーザビームが照射されることで飛散する部分に、少なくとも前記易酸化金属を主成分とする材料が存在している前記被加工物を用意し、
前記基礎部分を形成することでは、前記レーザビームとしてのパルスレーザを前記被加工物に照射する表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。 A workpiece (10) having an uneven portion (20) formed on one surface (10a) side,
The uneven portion has a base portion (22a) forming an uneven structure and an active layer (22b) formed on the surface of the base portion,
The base portion is composed of a material containing an easily oxidizable metal as a main component,
A method for producing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy, wherein the active layer is made of a material mainly composed of a difficult-to-oxidize metal that is more difficult to oxidize than the easily-oxidizable metal,
providing the workpiece having the one surface;
forming the base portion on the one surface and forming the active layer on the surface of the base portion to form the uneven portion;
In forming the base portion, the base portion is formed by irradiating the work piece with a laser beam (L) to scatter and deposit a part of the work piece,
Preparing the workpiece includes preparing the workpiece in which at least a material containing the easily oxidizable metal as a main component is present in a portion that scatters when irradiated with the laser beam ,
The method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy , wherein forming the base portion includes irradiating the workpiece with a pulse laser as the laser beam .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020001701A JP7226344B2 (en) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy |
PCT/JP2021/000258 WO2021141064A1 (en) | 2020-01-08 | 2021-01-06 | Surface-enhanced raman spectroscopy substrate, fixing jig, and production method for surface-enhanced raman spectroscopy substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020001701A JP7226344B2 (en) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021110602A JP2021110602A (en) | 2021-08-02 |
JP2021110602A5 JP2021110602A5 (en) | 2022-01-04 |
JP7226344B2 true JP7226344B2 (en) | 2023-02-21 |
Family
ID=76788077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020001701A Active JP7226344B2 (en) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7226344B2 (en) |
WO (1) | WO2021141064A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016194533A1 (en) | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | Surface-enhanced raman scattering unit |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7586601B2 (en) * | 2005-06-14 | 2009-09-08 | Ebstein Steven M | Applications of laser-processed substrate for molecular diagnostics |
-
2020
- 2020-01-08 JP JP2020001701A patent/JP7226344B2/en active Active
-
2021
- 2021-01-06 WO PCT/JP2021/000258 patent/WO2021141064A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016194533A1 (en) | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | Surface-enhanced raman scattering unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021141064A1 (en) | 2021-07-15 |
JP2021110602A (en) | 2021-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bai et al. | 3D microfluidic Surface‐Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) chips fabricated by all‐femtosecond‐laser‐processing for real‐time sensing of toxic substances | |
US7609378B2 (en) | Structure for supporting sample to be subjected to surface enhanced vibrational spectroscopic analysis and method of manufacturing the same | |
US7864312B2 (en) | Substrates for Raman spectroscopy having discontinuous metal coatings | |
US9518927B2 (en) | Surface-enhanced raman scattering substrate and manufacturing method thereof | |
CN111175284B (en) | Preparation method of surface enhanced Raman substrate with layered micro/nano structure | |
US20120242987A1 (en) | Surface-enhanced raman scattering apparatus and methods | |
US20100171948A1 (en) | Metalized semiconductor substrates for raman spectroscopy | |
US9059568B2 (en) | Optical electrical field enhancing device and measuring apparatus equipped with the device | |
CN103492861B (en) | The manufacture method of optical-electric-fieenhancement enhancement device | |
D’Andrea et al. | Decoration of silicon nanowires with silver nanoparticles for ultrasensitive surface enhanced Raman scattering | |
TWI531786B (en) | Raman detecting system | |
KR102650657B1 (en) | Substrate for sensing, a method of fabricating the substrate, and analyzing apparatus including the substrate | |
TW201706588A (en) | Structures for surface enhanced raman spectroscopy | |
LT6112B (en) | Active surface raman scater sensor and production method | |
JP2009222483A (en) | Inspection chip producing method and specimen detecting method | |
JP7226344B2 (en) | Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy | |
JP2008128786A (en) | Surface-strengthened tool for vibration spectral analysis and its manufacturing method | |
KR20120000219A (en) | Substrate for surface enhanced raman scattering and surface enhanced raman spectroscopy using the substrate | |
CN111650183A (en) | Surface-enhanced Raman scattering substrate and preparation method and application thereof | |
Bai et al. | Ultraminiaturized Microfluidic Electrochemical Surface‐Enhanced Raman Scattering Chip for Analysis of Neurotransmitters Fabricated by Ship‐in‐a‐Bottle Integration | |
JP2008168396A (en) | Minute structural body and its manufacturing method, device for raman spectroscopy, raman spectroscopic apparatus | |
Sans et al. | SE (R) RS devices fabricated by a laser electrodispersion method | |
Khinevich et al. | Bimetallic nanostructures on porous silicon with controllable surface plasmon resonance | |
CN212904537U (en) | High-flux surface enhanced Raman scattering substrate | |
Huang et al. | Porous silicon decorated with Au/TiO 2 nanocomposites for efficient photoinduced enhanced Raman spectroscopy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211118 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220823 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221018 |
|
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: 20230110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230123 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7226344 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |