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表面増強赤外吸収センサー材料

国内特許コード P110004218
整理番号 I021P006
掲載日 2011年7月8日
出願番号 特願2008-228904
公開番号 特開2009-080109
登録番号 特許第5408565号
出願日 平成20年9月5日(2008.9.5)
公開日 平成21年4月16日(2009.4.16)
登録日 平成25年11月15日(2013.11.15)
優先権データ
  • 特願2007-233049 (2007.9.7) JP
発明者
  • 長尾 忠昭
  • ドミニク エンダース
  • 中山 知信
  • 青野 正和
出願人
  • 独立行政法人物質・材料研究機構
発明の名称 表面増強赤外吸収センサー材料
発明の概要

【課題】より簡便・安価に製造でき、より高感度で再現性にすぐれた表面増強赤外吸収(SEIRA)センサーの製造技術を提供する。
【解決手段】誘電体基板上に金属ナノ薄膜が吸着されてなる表面増強赤外吸収センサーの製造方法であって、溶液中に分散した金属ナノ粒子を基板表面に吸着させ、あるいは吸着した金属ナノ粒子を溶液中で成長させることにより製膜し、前記基板の金属ナノ薄膜が配置されている側とは反対側の面から赤外光を照射し、前記基板から染み出したエバネッセント波を検出して表面増強赤外吸収シグナルをその場モニターしながら、表面増強赤外吸収活性度を調整することにより、前記金属ナノ薄膜を扁平かつ分断された島状に成長させることを特徴とする表面増強赤外吸収センサーの製造方法。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


非特許文献1に示されるように、表面増強赤外吸収(Surface Enhanced Infrared Absorption:以下、SEIRAとも称する)効果は、高感度かつ簡便な化学センサー・バイオセンサーに応用できる現象として、近年盛んに研究が行われている。SEIRAセンサーは、表面プラズモンセンサーなどの誘電センサーや抵抗測定型のガスセンサーなどとは異なり、分子振動数を直接モニターする。そのため、生体分子・高分子などの成分の検出やそれらの状態変化のモニター、あるいは、燃料電池などの電極表面での化学種の反応過程のモニターなど、分子種の成分検出と状態・環境モニターに威力を発揮する。微粒子からなる金属膜や、荒い表面モフォロジーを持つ金属膜は、高いSEIRA活性度を示すため、このような金属膜を半導体・絶縁体基板上に成長させたナノ薄膜がセンサー材料として用いられる場合が多い。



これまで、SEIRA活性なセンサー材料の製作法としては、真空蒸着法により半導体基板上に島状成長させた連続膜を作製する手法が広く使用されてきた。しかし、この作製法は高額な真空装置を用いねばならず、またそのような真空装置の中では、センサー膜の評価は、膜作製後に製膜装置から取り出し、赤外吸収法により逐一評価せねばならず、センサー材料のSEIRA活性度の効率的な制御が阻まれ、より簡便・安価なSEIRAセンサーの製造法が望まれていた。また、真空蒸着法を用いて作製されたSEIRAセンサーの感度、再現性についてもまだ十分なものとはいえず、より高感度で再現性にすぐれたSEIRAセンサーの実現が望まれていた。



なお、SEIRA効果に関する技術としては、非特許文献2には、SEIRA法を用いた、溶液中微粒子膜の吸着・脱離におけるキネティクスと分子プロセスに関する研究の報告がされ、非特許文献3には、SEIRA法を用いた、溶液中金属微粒子の吸着・脱離のモニタリングに関する最初の報告がされ、非特許文献4には、SEIRA法を用いた、溶液中微粒子膜の脱離における分子プロセスに関する研究の報告がされている。



【非特許文献1】M. Osawa, Bull. Chem. Soc. Jpn. 70, 2681-2880(1997)【非特許文献2】D. Enders, T. Nagao, T. Nakayama, and M .Aono, Langmuir 23, 6119(2007)【非特許文献3】D. Enders, T. Nagao, A. Pucci and T. Nakayama Surf. Sci., 600, L71 (2006)【非特許文献4】D. Enders, T. Nagao, and T. Nakayama Jpn. J. Appl. Phys. 46, 3020 (2007)

産業上の利用分野


本発明は、基板上に金属ナノ薄膜が吸着されてなる表面増強赤外吸収センサー材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
平均の大きさが200nm以下の複数の金属ナノ薄膜が誘電体基板上に2次元充填率0.7以上1未満で扁平且つ互いに分断された島状に配置され、系全体の導電性が発現していない、表面増強赤外吸収センサー材料。
【請求項2】
前記複数の金属ナノ薄膜の平均の大きさが50nm以上である、請求項1に記載の表面増強赤外吸収センサー材料。
【請求項3】
前記複数の金属ナノ薄膜の隣接するもの同士の平均間隔が7nm以下である、請求項1または2に記載の表面増強赤外吸収センサー材料。
【請求項4】
前記平均間隔が3nm以上である、請求項3に記載の表面増強赤外吸収センサー材料。
【請求項5】
前記複数の金属ナノ薄膜は金から成る、請求項1から4の何れかに記載の表面増強赤外吸収センサー材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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