利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24HK0048

利用課題名 / Title

自己組織化を利用した金属ナノ構造の形成と評価

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

ALD,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy,スパッタリング/ Sputtering

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

三友秀之

所属名 / Affiliation

北海道大学電子科学研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

山﨑郁乃,森有子,平井直美,松尾保孝

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

HK-402：走査型透過電子顕微鏡
 HK-404：超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡
 HK-611：多元スパッタ装置
 HK-617：原子層堆積装置（粉末対応型）
HK-631：顕微レーザーラマン分光測定装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

金属ナノ粒子は、特有の光機能性（局在表面プラズモン共鳴）を示す材料である。これらの粒子が近接するとプラズモンのカップリングが起こり、光増強効果を誘起できる。利用者らは、様々な形状のナノ粒子を合成し、集積化する手法を開発してきた。本研究では、カチオン性を附与した異方性金ナノ粒子とアニオン性高分子であるDNAの複合化を利用して、プラズモンにキラリティを発現させることに成功し、その構造を走査型透過電子顕微鏡（STEM）観察によって評価した。

実験 / Experimental

既報の論文に従って、カチオン性界面活性剤（CTA）で被覆されたロッド状金ナノ粒子を合成した。末端にアミノ基を有するアルカンチオール分子で表面を被覆することでカチオン性を附与した。種々のDNAと混合することで、静電相互作用による集合構造体を作製した。動的光散乱測定、消光スペクトル測定、および走査型透過電子顕微鏡観察より、集合状態を調べた。

結果と考察 / Results and Discussion

カチオン性金ナノロッドとDNAを混合すると、分散粒子のサイズが大きくなることが動的光散乱測定から確認された。同時に、金ナノロッドの近赤外領域の強い吸収ピークが短波長側にシフトする事も確認され、side-by-sideの集合化が誘起されたことが推測された。電子顕微鏡観察を行った結果、粒子の長軸同士を接触させた構造が多数観察され、side-by-sideの集合化を支持する結果が得られた（図１）。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Figure 1. (A) DLS profiles of AuNR alone (black line) and AuNR–ODN_dT22 complexes prepared in the absence (blue line) or presence (red line) of Hg²⁺. (B) Extinction spectra of AuNR alone (black line), and AuNR–ODN_dT22 complexes prepared in the absence (blue line) or presence (red line) of Hg²⁺. (C) and (D) Typical STEM images of the AuNR–ODN_dT22 complexes prepared in the absence (C) and presence (D) of Hg²⁺. (AuNRs: 16 nM; ODN_dT22: 0.6 μM; Hg²⁺: 6.6 μM). Reproduce from Chem. Commun., 2024, 60, 11794-11797. Copyright 2024, RSC.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

謝辞：本研究は、科研費補助金（24K03258、24K17574、24K01275）の支援のもとで実施されました。また、電子顕微鏡観察にご協力いただきました電子科学研究所ナノテク支援室の松尾保孝教授に感謝申し上げます。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

Han Lin, Chiral Shape Engineering Combined with Bimetallic Nanostructures for High-Performance Plasmonic Sulfide Sensors, Chemistry of Materials, 37, 1221-1230(2025).
DOI: doi.org/10.1021/acs.chemmater.4c03150
Yali Shi, Plasmonic circular dichroism-based metal ion detection using gold nanorod–DNA complexes, Chemical Communications, 60, 11794-11797(2024).
DOI: doi.org/10.1039/D4CC04017A

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件