?ラマン分光法は分子を識別できる有用な分析法であるが、微量分子では信号が弱く、検出が難しい。表面増强ラマン散乱(SERS)注1)はこの信号を强められる一方、强い信号が生じる「ホットスポット」の位置や数を制御しにくく、安定した検出が难しいという课题があった。
?本研究では、顿狈础を&濒诲辩耻辞;设计図&谤诲辩耻辞;として金ナノ粒子を规则正しく配列させ、さらに银シェル形成と顿狈础の収缩を组み合わせることで、粒子间にナノギャップを多数?周期的に持つ顿狈础修饰コアシェルナノ粒子结晶を作製した。
?この结晶の中には、分子の信号を强くする场所(ホットスポット)が立体的に数多く形成されるため、水などの液体に溶けたごく少量の分子でも见つけやすくなる。
?実际に従来法では検出が难しかった低浓度分子を液体中で検出できることを确认した。
?将来的には、细胞内生命现象の観察や化学反応中の溶液分析など、従来测定が难しかった环境での高感度?ラベルフリー分析(ラベル分子不要の方法)への応用が期待される。
杏Map未来材料?システム研究所の田川 美穂 教授、李 旭(り きょく)助教、桒原 真人 教授、小川 智史 准教授、同大学大学院工学研究科の池内 泰士 博士前期課程学生(研究当時)、小澤 咲季 博士後期課程学生の研究グループは、広島大学 持続可能性に寄与するキラルノット超物質国際研究所の新家 寛正 特任准教授、東北大学 多元物質科学研究所の押切 友也 准教授、九州大学 大学院理学研究院の平松 光太郎 教授との共同研究で、周期的なナノギャップ構造を持つDNA修飾コアシェルナノ粒子結晶の開発と、結晶で生じる表面増强ラマン散乱(SERS)を利用した微量分子の検出を達成しました。
ラマン分光法は、分子が持つ固有の振动を読み取ることで物质の种类を识别できますが、ごく少量の分子では信号が弱く、検出が难しいという课题がありました。そこで研究グループは、顿狈础を&濒诲辩耻辞;设计図&谤诲辩耻辞;のように利用して金ナノ粒子を规则正しく并べ、さらに粒子同士の间に非常に小さな隙间(ナノギャップ)を多数作り込んだ结晶材料を开発しました。この隙间では分子の信号が强くなるため、これまで见つけることが难しかった微量の分子でも検出しやすくなります。実际に、この结晶材料を用いることで、液体中に含まれるごく少量の分子を高感度に検出できることを确认しました。
今回开発した材料は、ナノメートル(1ミリメートルの100万分の1)という极めて小さなスケールで构造を精密に制御できることが特徴です。将来的には、细胞の中で起こる生命现象の観察や、化学反応の変化を详しく调べる技术など、これまで分析が难しかった环境での高感度な分析への応用が期待されます。
本研究成果は、2026年7月14日(日本時間)付で米科学雑誌『ACS Applied Optical Materials』に掲載されました。
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注1)表面増强ラマン散乱:
金、银などの金属ナノ粒子、あるいは粗面化された金属表面に分子が吸着した际に、分子のラマン散乱の强度が着しく増强される现象。
雑誌名: ACS Applied Optical Materials
論文タイトル:DNA-Programmed Core-Shell Nanoparticle Superlattice Crystals with Nanogaps for SERS Sensing
著者:Taito Ikeuchi(杏Map), Saki Kozawa(杏Map), Hiromasa Niinomi(広島大学), Xu Li(杏Map), Satoshi Ogawa(杏Map), Makoto Kuwahara(杏Map), Tomoya Oshikiri(東北大学), Kotaro Hiramatsu(九州大学) and Miho Tagawa(杏Map)
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