JP5438106B2 - Structure, localized surface plasmon resonance sensor chip, and localized surface plasmon resonance sensor - Google Patents
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Description
本発明は、高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る、構造体、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ、及びこれらから得られる局在型表面プラズモン共鳴センサ、並びにこれらの製造方法に関する。更に詳しくは、光照射下において微粒子の表面近傍に存在する近接場光に基づく光応答性材料の物質移動に着目して開発された新規な微細構造体、光加工方法及び製造方法に関する。 The present invention can provide a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor, a chip for localized surface plasmon resonance sensor, a localized surface plasmon resonance sensor obtained therefrom, and a method for manufacturing the same About. More specifically, the present invention relates to a novel fine structure, an optical processing method, and a manufacturing method that have been developed by paying attention to mass transfer of a photoresponsive material based on near-field light existing near the surface of a fine particle under light irradiation.
また、本発明は、(i)光応答性材料上に固体が分散した懸濁液を塗布した後、若しくは(ii)少なくとも一方の表面に凹凸構造を有する基板と光応答性材料の間に屈折率が1よりも大きい中間材料を満たした後、光照射することにより光応答性材料の表面に凹部及び凸部を有する構造体を形成することを特徴とする新規な製造方法と、この製造方法を利用して形成された構造体、に関する。 In addition, the present invention provides: (i) after applying a suspension in which a solid is dispersed on a photoresponsive material, or (ii) refracting between a substrate having an uneven structure on at least one surface and the photoresponsive material. A novel manufacturing method characterized by forming a structure having a concave portion and a convex portion on the surface of a photoresponsive material by irradiating light after filling an intermediate material having a rate higher than 1, and the manufacturing method The present invention relates to a structure formed using
人体の60%は水分で構成され、残り40%のうち半分はタンパク質で構成されており、人体の細胞、筋肉、皮膚の大部分はタンパク質からなる。そのため、病気は、タンパク質の変異と相関が認められる場合が多く、癌、インフルエンザその他の病気では、病気の進行に伴って体内(血液中等)において特定のタンパク質が増加する。 60% of the human body is made up of moisture, and half of the remaining 40% is made up of protein, and most of the cells, muscles, and skin of the human body are made of protein. For this reason, diseases are often correlated with protein mutations. In cancer, influenza and other diseases, specific proteins increase in the body (in the blood, etc.) as the disease progresses.
従って、特定のタンパク質の状態(特定のタンパク質の有無、量等)をモニターすることで病気の罹患、進行状況を知ることができ、現在では、数十種類のタンパク質について病気との相関が確認されている。例えば、腫瘍(癌)の進行とともに増加する生体分子は腫瘍マーカーと呼ばれ、腫瘍の発生部位に応じてそれぞれ異なる腫瘍マーカーが特定されている。 Therefore, by monitoring the state of a specific protein (presence / absence, amount, etc. of a specific protein), it is possible to know the morbidity and progress of the disease. Currently, dozens of proteins are correlated with the disease. ing. For example, a biomolecule that increases with the progression of a tumor (cancer) is called a tumor marker, and different tumor markers are specified depending on the site of tumor occurrence.
また、生体内のタンパク質、DNA、糖鎖といった生体分子は、疾患の発生と直接的に関係していることが多いので、それら生体分子間の相互作用を解析することにより、病気のメカニズムを解明し、特効薬の開発を行うことが可能になりつつある。 In addition, biomolecules such as proteins, DNA, and sugar chains in living organisms are often directly related to the occurrence of diseases, so the mechanism of disease is elucidated by analyzing the interactions between these biomolecules. However, it is becoming possible to develop a magic bullet.
上記腫瘍マーカーを含め、特定のタンパク質の有無や量を簡便且つ高精度に測定するツールとしてバイオセンサがあり、将来的には誤診防止、早期診断、予防医療等への応用が期待されている。 There is a biosensor as a tool for easily and accurately measuring the presence or amount of a specific protein including the above tumor marker, and is expected to be applied to misdiagnosis prevention, early diagnosis, preventive medicine and the like in the future.
ここで、タンパク質等生体分子の相互作用を検出する方法としては、表面プラズモン共鳴(SPR; Surface Plasmon Resonance)が利用されている。表面プラズモン共鳴とは、金属表面の自由電子と電磁波(光)との相互作用によって生じる共鳴現象であって、蛍光検出方式に比べると、試料を蛍光物質で標識する必要が無いため簡便な手法として注目されている。表面プラズモン共鳴を利用したセンサには、伝搬型表面プラズモン共鳴センサと局在型表面プラズモン共鳴センサとがある。 Here, as a method for detecting the interaction of biomolecules such as proteins, surface plasmon resonance (SPR) is used. Surface plasmon resonance is a resonance phenomenon caused by the interaction between free electrons on the metal surface and electromagnetic waves (light). Compared to the fluorescence detection method, the sample does not need to be labeled with a fluorescent substance, and is a simple technique. Attention has been paid. Sensors using surface plasmon resonance include a propagation surface plasmon resonance sensor and a localized surface plasmon resonance sensor.
伝搬型表面プラズモン共鳴センサの原理を図8の(a)〜(d)により簡単に説明する。伝搬型表面プラズモン共鳴センサ11は、図8の(a)及び図8の(c)に示すように、ガラス基板12の表面に厚み50nm程度のAu、Ag等の金属膜13を形成したものである。 The principle of the propagation surface plasmon resonance sensor will be briefly described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 8A and 8C, the propagation surface plasmon resonance sensor 11 is formed by forming a metal film 13 such as Au or Ag having a thickness of about 50 nm on the surface of a glass substrate 12. is there.
この伝搬型表面プラズモン共鳴センサ11は、ガラス基板12側から光を照射し、ガラス基板12と金属膜13との界面において光を全反射させる。全反射した光を受光し、光の反射率を測定することによって生体分子等がセンシングされる。 The propagation surface plasmon resonance sensor 11 irradiates light from the glass substrate 12 side and totally reflects light at the interface between the glass substrate 12 and the metal film 13. Biomolecules are sensed by receiving the totally reflected light and measuring the reflectance of the light.
即ち、この反射率測定を光の入射角θを変化させることによって行うと、図8の(b)に示すように、ある入射角(共鳴入射角)θ1で反射角が大きく減衰する。これは、ガラス基板12と金属膜13との界面に入射した光が当該界面で全反射するとき、当該界面で発生するエバネッセント光(近接場光)と金属の表面プラズモン波とが相互作用するからである。具体的には、ある特定の波長や特定の入射角においては、光のエネルギーが金属膜13中に吸収され、金属膜13中の自由電子の振動エネルギーに変化し、光の反射率が著しく低下するからである。 That is, when this reflectance measurement is performed by changing the incident angle θ of light, the reflected angle is greatly attenuated at a certain incident angle (resonance incident angle) θ1, as shown in FIG. This is because when light incident on the interface between the glass substrate 12 and the metal film 13 is totally reflected at the interface, the evanescent light (near-field light) generated at the interface interacts with the surface plasmon wave of the metal. It is. Specifically, at a specific wavelength and a specific incident angle, light energy is absorbed into the metal film 13 and is changed to vibrational energy of free electrons in the metal film 13 so that the light reflectance is significantly reduced. Because it does.
この共鳴条件は金属膜13の周辺物質の誘電率(屈折率)に依存するため、このような現象は周辺物質の物性変化を高感度に検出する手法として用いられる。特に、バイオセンサとして用いる場合には、図8の(a)に示すように、特定のタンパク質(抗原)と特異的に結合する抗体14(プローブ)を予め金属膜13の表面に固定化しておく。そこに、導入された検査試料にターゲットとなる抗原16が存在すると、図8の(c)に示すように抗原16が抗体14と特異的に結合する。そして、抗原16が抗体14と結合することで金属膜13の周辺の屈折率が変化し、共鳴波長や共鳴入射角が変化する。 Since this resonance condition depends on the dielectric constant (refractive index) of the surrounding material of the metal film 13, such a phenomenon is used as a technique for detecting a change in physical properties of the surrounding material with high sensitivity. In particular, when used as a biosensor, an antibody 14 (probe) that specifically binds to a specific protein (antigen) is immobilized on the surface of the metal film 13 in advance as shown in FIG. . If the target antigen 16 is present in the introduced test sample, the antigen 16 specifically binds to the antibody 14 as shown in FIG. Then, when the antigen 16 binds to the antibody 14, the refractive index around the metal film 13 changes, and the resonance wavelength and the resonance incident angle change.
従って、検査試料を導入する前後における共鳴波長の変化、共鳴入射角の変化、あるいは共鳴波長や共鳴入射角の時間的変化を測定することにより、検査試料中に抗原16が含まれているかどうかを検査できる。また、どの程度の濃度で抗原16が含まれているかも検査することができる。 Therefore, whether or not the antigen 16 is contained in the test sample is measured by measuring the change in the resonance wavelength before and after the test sample is introduced, the change in the resonance incident angle, or the temporal change in the resonance wavelength and the resonance incident angle. Can be inspected. It is also possible to examine the concentration of the antigen 16 contained.
図8の(d)は、入射角θに対する反射率の依存性を測定した結果の一例を表している。図8の(d)において、破線は検査試料を導入する前の反射率スペクトル17aを示し、実線は検査試料が導入されて抗体14に抗原16が結合した後の反射率スペクトル17bを示す。 (D) of FIG. 8 represents an example of the result of measuring the dependence of the reflectance on the incident angle θ. In FIG. 8D, the broken line indicates the reflectance spectrum 17a before the test sample is introduced, and the solid line indicates the reflectance spectrum 17b after the test sample is introduced and the antigen 16 is bound to the antibody 14.
このように検査試料を導入する前後における共鳴入射角の変化Δθを測定すると、検査試料が抗原16を含んでいるかどうかを検査できる。また、抗原16の濃度も検査することができ、特定の病原体の有無や疾患の有無等を検査することができる。 Thus, by measuring the change Δθ in the resonance incident angle before and after introducing the test sample, it can be checked whether the test sample contains the antigen 16 or not. In addition, the concentration of the antigen 16 can be examined, and the presence or absence of a specific pathogen or the presence or absence of a disease can be examined.
尚、一般的な伝搬型表面プラズモン共鳴センサでは、ガラス基板に光を導入するためにプリズムを用いている。そのため、センサの光学系が複雑且つ大型化し、またセンサ用チップ(ガラス基板)とプリズムとをマッチングオイルで密着させる必要がある。 Note that a general propagation type surface plasmon resonance sensor uses a prism to introduce light into a glass substrate. For this reason, the optical system of the sensor is complicated and large, and the sensor chip (glass substrate) and the prism must be brought into close contact with the matching oil.
しかしながら、伝搬型表面プラズモン共鳴センサでは、センシングエリアがガラス基板表面から数百nmとタンパク質のサイズ(十nm前後)に比べて大きい。そのため、このセンサは検査試料の温度変化や検査試料中の夾雑物(例えば、検査対象以外のタンパク質)の影響を受け易く、バイオセンサでは、抗体に結合されず検査試料中に浮遊している抗原にも感度を持ってしまう。 However, in the propagation type surface plasmon resonance sensor, the sensing area is several hundred nm from the glass substrate surface, which is larger than the protein size (around 10 nm). Therefore, this sensor is easily affected by temperature changes in the test sample and contaminants in the test sample (for example, proteins other than the test target). In the biosensor, the antigen that is not bound to the antibody and is suspended in the test sample. Will also have sensitivity.
これらはノイズの原因となるため、S/N比が小さくて高感度のセンサを作製することが難しい。また、高感度のセンサを作製するためには、ノイズの原因となる夾雑物を取り除く工程や、検査試料の温度を一定に保つための厳密な温度制御手段を必要とし、装置が大型になったり、装置コストが高価になったりする。 Since these cause noise, it is difficult to produce a highly sensitive sensor with a small S / N ratio. In addition, in order to produce a highly sensitive sensor, a process for removing impurities that cause noise and a strict temperature control means for keeping the temperature of the inspection sample constant are required. The equipment cost becomes expensive.
これに対し、局在型表面プラズモン共鳴センサでは、金属微粒子(金属ナノ微粒子)の表面に発生する近接場がセンシング領域となるため、回折限界以下の数十nmの感度領域を実現できる。その結果、局在型表面プラズモン共鳴センサでは、金属微粒子から離れた領域に浮遊する検査対象物には感度を持たず、金属微粒子表面の非常に狭い領域に付着した検査対象物にのみ感度を持たせることができ、より高感度のセンサを実現できる可能性がある。 On the other hand, in the localized surface plasmon resonance sensor, the near field generated on the surface of the metal fine particle (metal nanoparticle) becomes the sensing region, and therefore, a sensitivity region of several tens of nm below the diffraction limit can be realized. As a result, the localized surface plasmon resonance sensor has no sensitivity to the inspection object floating in the region away from the metal fine particles, and only the inspection object attached to a very narrow region on the surface of the metal fine particles. There is a possibility that a sensor with higher sensitivity can be realized.
金属微粒子を用いた局在表面プラズモン共鳴センサでは、金属微粒子から離れて浮遊している検査対象物に感度を持たないので、ノイズ成分が少なくなり、その意味では伝搬型表面プラズモン共鳴センサに比べて高感度である。しかし、Au、Ag等の金属微粒子において発生する表面プラズモン共鳴を利用したセンサでは、金属微粒子の表面に付着している検査対象物から得られる信号の強度が小さく、その意味では感度がまだ低く、あるいは感度が十分でなかった。 A localized surface plasmon resonance sensor using metal fine particles has no sensitivity to the test object floating away from the metal fine particles, and therefore has less noise components. In that sense, compared to a propagation type surface plasmon resonance sensor. High sensitivity. However, in a sensor using surface plasmon resonance generated in metal fine particles such as Au and Ag, the intensity of the signal obtained from the inspection object attached to the surface of the metal fine particles is small, and in that sense, the sensitivity is still low. Or the sensitivity was not enough.
このような取り扱い難さを解消するために、複数の凹部を有する回折格子類似の局在型表面プラズモン共鳴センサが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to eliminate such difficulty in handling, a localized surface plasmon resonance sensor similar to a diffraction grating having a plurality of recesses has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
上記局在型表面プラズモン共鳴センサは、図9に示すように、ナノインプリントによる賦形された窪み(凹部)が規則的に配置された構造を有する基板19を有し、凹部の上から蒸着又はスパッタ等により金属材料を積層し、得られる金属層20はその下の形状を反映している。そして、図10に示すように、この局在型表面プラズモン共鳴センサ18では、基板19の金属層20側から直線偏光を照射すると、凹部に強い電界22が集中する。 As shown in FIG. 9, the localized surface plasmon resonance sensor has a substrate 19 having a structure in which depressions (recesses) formed by nanoimprinting are regularly arranged, and is deposited or sputtered from above the recesses. The metal layer 20 obtained by laminating the metal materials by reflecting the shape below. As shown in FIG. 10, in this localized surface plasmon resonance sensor 18, when linearly polarized light is irradiated from the metal layer 20 side of the substrate 19, a strong electric field 22 is concentrated in the concave portion.
しかしながら、特許文献1に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサでは、隣り合う凹部間距離dは400nm以下が好ましいとあるが、凹部間距離d(図10参照)が近づきすぎると、凹部間の隙間の平坦部が凸部として光に認識され、作製した凹部がその機能を失ってしまう。つまり、特許文献1に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサでは、凹部間距離dを小さくして、凹部の密度を高めて高感度化しようとすればするほど凹部自体が機能しなくなってしまうという問題があった。 However, in the localized surface plasmon resonance sensor described in Patent Document 1, the distance d between adjacent recesses is preferably 400 nm or less, but if the distance d between recesses (see FIG. 10) is too close, the gap between the recesses is reduced. The flat part is recognized as a convex part by light, and the produced concave part loses its function. In other words, in the localized surface plasmon resonance sensor described in Patent Document 1, as the distance d between the recesses is reduced to increase the density of the recesses and increase the sensitivity, the recesses themselves will not function. There was a problem.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る、構造体、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ、及びこれらから構成される局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a structure, a localized surface plasmon resonance sensor chip, and a localized surface plasmon resonance sensor chip capable of providing a higher sensitivity localized surface plasmon resonance sensor. An object is to provide a localized surface plasmon resonance sensor composed of these.
上記課題を解決するために、本発明者は、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサについて、鋭意検討を重ねた結果、金属層の表面に凹部のみならず、平坦部と、平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とを有する局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを用いることにより、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを実現できることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventor has conducted extensive studies on a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor, and as a result, not only a concave portion but also a flat portion and a flat portion on the surface of the metal layer. It has been found that a localized surface plasmon resonance sensor with higher sensitivity can be realized by using a chip for a localized surface plasmon resonance sensor having a recessed portion recessed with respect to the flat portion and a protruding portion protruding from the flat portion. It was.
また、それと同時に、本発明者は、光応答性材料表面に凹凸構造を形成させる製造方法について、鋭意検討を重ねた結果、(i)光応答性材料上に固体が分散した懸濁液を塗布した後、若しくは(ii)少なくとも一方の表面に凹凸構造を有する基板を用いて、屈折率が1よりも大きい中間材料を挟んで光応答性材料の上に当該基板を接触させた後、光照射することにより、所定の構造体を製造できること、及び当該構造体に金属層を形成することで高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを実現できることを見出し、本発明を完成するに到った。 At the same time, the present inventor has made extensive studies on the manufacturing method for forming a concavo-convex structure on the surface of the photoresponsive material, and as a result, (i) applied a suspension in which a solid is dispersed on the photoresponsive material. Or (ii) using a substrate having a concavo-convex structure on at least one surface, and contacting the substrate on the photoresponsive material with an intermediate material having a refractive index larger than 1, followed by light irradiation Thus, the inventors have found that a predetermined structure can be manufactured, and that a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be realized by forming a metal layer on the structure, and the present invention has been completed.
即ち、本発明に係る構造体は、上記課題を解決するために、光応答性材料に光照射して形成される構造体であり、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部と、を有し、上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起しており、上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部の頂点が成す形状の直径が5nm以上1,000nm以下の範囲内であることを特徴としている。 That is, the structure according to the present invention is a structure formed by irradiating the photoresponsive material with light in order to solve the above-described problem, and includes a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, A convex portion projecting from the flat portion, the convex portion projecting continuously along the outer periphery of the concave portion, and the convex projecting continuously along the outer periphery of the concave portion. The diameter of the shape formed by the apex of the part is in the range of 5 nm to 1,000 nm.
上記構成によれば、例えば、上記構造体を局在型表面プラズモン共鳴センサ用基板に用い、その表面に基板の形状に沿って金属層を形成させることにより、金属層の表面に平坦部と平坦部に対して窪んだ凹部と上記平坦部に対して突出した凸部とを有する局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製することができる。 According to the above configuration, for example, the structure is used for a localized surface plasmon resonance sensor substrate, and a metal layer is formed on the surface along the shape of the substrate, whereby a flat portion and a flat surface are formed on the surface of the metal layer. A localized surface plasmon resonance sensor chip having a recessed portion that is recessed with respect to the portion and a protruding portion that protrudes with respect to the flat portion can be manufactured.
このようにして得られる局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、凸部と凹部とで囲まれた領域内部の金属における自由電子と入射光との間で結合が起こり、内部及び凸部に強い電界が集中して極めて強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。従って、当該チップを用いることにより、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができるという効果を奏する。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip thus obtained, coupling occurs between free electrons and incident light in the metal inside the region surrounded by the convex portions and the concave portions, and the inner and convex portions are strong. The electric field concentrates and extremely strong localized surface plasmon resonance occurs. Therefore, by using the chip, it is possible to provide a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor.
本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップは、上記課題を解決するために、基板と、当該基板の表面の少なくとも一部を覆うように形成された金属層とを有し、上記金属層の表面には、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とが形成されており、上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起しており、上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部の頂点が成す形状の直径が5nm以上1,000nm以下の範囲内であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention includes a substrate and a metal layer formed so as to cover at least a part of the surface of the substrate. On the surface of the layer, a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and a convex portion protruding with respect to the flat portion are formed, and the convex portion extends along an outer periphery of the concave portion. The diameter of the shape which protrudes continuously and the vertex of the said convex part which protruded continuously along the outer periphery of the said recessed part is in the range of 5 nm or more and 1,000 nm or less is characterized by the above-mentioned.
上記構成によれば、凸部と凹部とで囲まれた領域内部の金属における自由電子と入射光との間で結合が起こり、内部及び凸部に強い電界が集中して極めて強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。従って、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができるという効果を奏する。 According to the above configuration, coupling occurs between free electrons and incident light in the metal inside the region surrounded by the convex portion and the concave portion, and a strong electric field concentrates on the inside and the convex portion, so that the localized surface is extremely strong. Plasmon resonance occurs. Therefore, it is possible to provide a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor.
本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサは、上記課題を解決するために、本発明に係る上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップと、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップに光を照射する光源と、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて反射若しくは透過した光を受光する光検出器とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, a localized surface plasmon resonance sensor according to the present invention emits light to the localized surface plasmon resonance sensor chip and the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention. It is characterized by comprising a light source for irradiating and a photodetector for receiving light reflected or transmitted by the above-mentioned localized surface plasmon resonance sensor chip.
上記構成によれば、本発明に係る上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを備えているため、当該チップにおける凸部と凹部とで囲まれた領域内部において局在的な共鳴電界を発生させることができる。そして、光源から光を当該領域に照射して、当該領域で反射又は透過した光を上記光検出器で受光することにより、上記センサ用チップにおける反射率若しくは透過率、又は上記光検出器で受光した光強度を測定することができる。従って、上記構成によれば、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができるという効果を奏する。 According to the above configuration, since the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention is provided, a local resonance electric field is generated inside the region surrounded by the convex portion and the concave portion of the chip. be able to. Then, the light from the light source is irradiated onto the region, and the light reflected or transmitted by the region is received by the photodetector, so that the reflectance or transmittance of the sensor chip or the light detector receives the light. The measured light intensity can be measured. Therefore, according to the said structure, there exists an effect that a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be provided.
本発明に係る構造体の製造方法は、上記課題を解決するために、光応答性材料上に、平均直径が1nm以上100μm以下の範囲内である固体が分散した懸濁液を塗布する懸濁液塗布工程と、懸濁液が塗布された上記光応答性材料に対して光を照射する光照射工程と、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the method for producing a structure according to the present invention applies a suspension in which a solid having an average diameter in the range of 1 nm to 100 μm is dispersed on a photoresponsive material. It includes a liquid coating step and a light irradiation step of irradiating light to the photoresponsive material coated with the suspension.
上記方法によれば、懸濁液が塗布された上記光応答性材料に対して光を照射するため、上記固体の下に位置する光応答性材料は窪み、当該窪みの周りにある光応答性材料は盛上り突出する。また、懸濁液の溶媒を乾燥させずに上記光応答性材料に対して光を照射するため、上記固体は光応答性材料には固定されず、上記懸濁液を除去するだけで、上記構造体を得ることができる。 According to the above method, the photoresponsive material located under the solid is recessed to irradiate light to the photoresponsive material to which the suspension is applied, and the photoresponsiveness around the recess is formed. The material rises and protrudes. In addition, since the photoresponsive material is irradiated with light without drying the solvent of the suspension, the solid is not fixed to the photoresponsive material, and only the suspension is removed. A structure can be obtained.
そして、上記方法により作製された構造体を局在型表面プラズモン共鳴センサ用基板に用い、その表面に基板の形状に沿って金属層を形成させることにより、金属層の表面に平坦部と平坦部に対して窪んだ凹部と上記平坦部に対して突出した凸部とを有する局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製することができる。 Then, the structure manufactured by the above method is used for a substrate for a localized surface plasmon resonance sensor, and a metal layer is formed on the surface along the shape of the substrate, whereby a flat portion and a flat portion are formed on the surface of the metal layer. Thus, a localized surface plasmon resonance sensor chip having a recessed portion recessed with respect to the flat portion and a protruding portion protruding with respect to the flat portion can be produced.
このようにして得られる局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、凸部と凹部とで囲まれた領域内部の金属における自由電子と入射光との間で結合が起こり、内部及び凸部に強い電界が集中して極めて強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip thus obtained, coupling occurs between free electrons and incident light in the metal inside the region surrounded by the convex portions and the concave portions, and the inner and convex portions are strong. The electric field concentrates and extremely strong localized surface plasmon resonance occurs.
従って、簡便に、安定的に、低コストでより高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る構造体を製造することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to produce a structure that can provide a localized surface plasmon resonance sensor that is simple, stable, low-cost, and more sensitive.
本発明に係る構造体の製造方法は、上記課題を解決するために、光応答性材料上に、屈折率が1よりも大きい中間材料を塗布する工程と、少なくとも一方の表面に凹凸構造を有するテンプレート基板の凹凸面が、塗布された中間材料に面するように、当該テンプレート基板を光応答性材料上に塗布された中間材料の上に置く工程と、中間材料を挟んでテンプレート基板を置いた上記光応答性材料に対して光を照射する光照射工程と、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the structure manufacturing method according to the present invention has a step of applying an intermediate material having a refractive index greater than 1 on a photoresponsive material, and at least one surface has an uneven structure. Place the template substrate on the intermediate material applied on the photoresponsive material so that the uneven surface of the template substrate faces the applied intermediate material, and place the template substrate across the intermediate material A light irradiation step of irradiating the photoresponsive material with light.
上記方法によれば、テンプレート基板における上記凸体の下に位置する光応答性材料は窪み、当該窪みの周りにある光応答性材料は盛上り突出する。また、テンプレート基板を用いているため、上記凸体は光応答性材料には固定されず、上記テンプレート基板を除去するだけで、上記構造体を得ることができる。 According to the said method, the photoresponsive material located under the said convex body in a template board | substrate dents, and the photoresponsive material in the circumference | surroundings of the said dent rises and protrudes. In addition, since the template substrate is used, the convex body is not fixed to the photoresponsive material, and the structure can be obtained simply by removing the template substrate.
本発明に係る構造体の製造方法は、本発明に係る上記製造方法により得られる構造体の型となる構造体の製造方法であり、本発明に係る上記製造方法により第一の構造体を製造する工程と、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を、上記第一の構造体の表面に塗布し、硬化後剥離させることにより、第一の構造体の型となる、第二の構造体を得る工程と、を含むことを特徴としている。 The method for manufacturing a structure according to the present invention is a method for manufacturing a structure to be a mold of the structure obtained by the above manufacturing method according to the present invention, and the first structure is manufactured by the above manufacturing method according to the present invention. Applying a thermosetting resin or a photocurable resin to the surface of the first structure, and peeling it after curing, thereby forming a second structure that becomes the mold of the first structure. And a step of obtaining.
上記方法によれば、例えば、当該型に熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、硬化後剥離させることにより、上述の本発明に係る構造体を容易に複製できる。よって、当該複製した構造体を局在型表面プラズモン共鳴センサ用基板に用い、その表面に基板の形状に沿って金属層を形成させることにより、金属層の表面に平坦部と平坦部に対して窪んだ凹部と上記平坦部に対して突出した凸部とを有する局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製することができる。 According to the above method, for example, the structure according to the present invention described above can be easily replicated by applying a thermosetting resin or a photocurable resin to the mold and peeling it after curing. Therefore, by using the replicated structure for a localized surface plasmon resonance sensor substrate and forming a metal layer on the surface along the shape of the substrate, the surface of the metal layer is flat and flat. A localized surface plasmon resonance sensor chip having a recessed portion and a protruding portion protruding with respect to the flat portion can be manufactured.
このようにして得られる局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、凸部と凹部とで囲まれた領域内部の金属における自由電子と入射光との間で結合が起こり、内部及び凸部に強い電界が集中して極めて強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip thus obtained, coupling occurs between free electrons and incident light in the metal inside the region surrounded by the convex portions and the concave portions, and the inner and convex portions are strong. The electric field concentrates and extremely strong localized surface plasmon resonance occurs.
従って、簡便に、安定的に、低コストでより高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る構造体を製造することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to produce a structure that can provide a localized surface plasmon resonance sensor that is simple, stable, low-cost, and more sensitive.
本発明に係る構造体の製造方法は、本発明に係る上記方法により得られた、型となる第二の構造体の表面に、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、硬化後剥離させることにより、第三の構造体を得ることを特徴としている。 The method for producing a structure according to the present invention is obtained by applying a thermosetting resin or a photocurable resin to the surface of the second structure to be a mold obtained by the above method according to the present invention, and peeling after curing. Thus, the third structure is obtained.
上記方法によれば、上述の本発明に係る構造体を容易に複製できるため、上記方法により複製された構造体を局在型表面プラズモン共鳴センサ用基板に用い、その表面に基板の形状に沿って金属層を形成させることにより、金属層の表面に平坦部と平坦部に対して窪んだ凹部と上記平坦部に対して突出した凸部とを有する局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製することができる。 According to the above method, since the structure according to the present invention described above can be easily replicated, the structure replicated by the above method is used as a substrate for a localized surface plasmon resonance sensor, and the surface of the structure conforms to the shape of the substrate. By forming the metal layer in this manner, a localized surface plasmon resonance sensor chip having a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and a convex portion protruding with respect to the flat portion on the surface of the metal layer is manufactured. can do.
このようにして得られる局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、凸部と凹部とで囲まれた領域内部の金属における自由電子と入射光との間で結合が起こり、内部及び凸部に強い電界が集中して極めて強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip thus obtained, coupling occurs between free electrons and incident light in the metal inside the region surrounded by the convex portions and the concave portions, and the inner and convex portions are strong. The electric field concentrates and extremely strong localized surface plasmon resonance occurs.
従って、簡便に、安定的に、低コストでより高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る構造体を製造することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to produce a structure that can provide a localized surface plasmon resonance sensor that is simple, stable, low-cost, and more sensitive.
本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法は、上記課題を解決するために、本発明に係る構造体の製造方法の何れか1つにより構造体を製造する工程と、上記構造体の表面に、金属を堆積させることにより、上記構造体の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程と、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention includes a step of manufacturing a structure by any one of the methods for manufacturing a structure according to the present invention, and Forming a metal layer having a shape reflecting the shape of the structure by depositing metal on the surface of the structure.
上記方法によれば、簡便に、安定的に、低コストでより高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを製造することができるという効果を奏する。 According to the above method, there is an effect that it is possible to manufacture a localized surface plasmon resonance sensor chip that can provide a localized surface plasmon resonance sensor more easily and stably at low cost and with higher sensitivity. .
本発明に係る構造体は、以上のように、光応答性材料に光照射して形成される構造体であり、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部と、を有し、上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起しており、上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部の頂点が成す形状の直径が5nm以上1,000nm以下の範囲内であることを特徴としている。 As described above, the structure according to the present invention is a structure formed by irradiating the light-responsive material with light, and the flat portion, the concave portion recessed with respect to the flat portion, and the flat portion. And projecting continuously along the outer periphery of the recess, and the apex of the projecting portion protruding continuously along the outer periphery of the recess is formed. It is characterized in that the shape has a diameter in the range of 5 nm to 1,000 nm.
このため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができるという効果を奏する。 For this reason, there exists an effect that a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be provided.
また、本発明に係る構造体の製造方法は、以上のように、光応答性材料上に、平均直径が1nm以上100μm以下の範囲内である固体が分散した懸濁液を塗布する懸濁液塗布工程と、懸濁液が塗布された上記光応答性材料に対して光を照射する光照射工程とを含むことを特徴としている。 In addition, as described above, the method for producing a structure according to the present invention is a suspension in which a suspension in which a solid having an average diameter in the range of 1 nm to 100 μm is dispersed on a photoresponsive material. It is characterized by including an application | coating process and the light irradiation process of irradiating light with respect to the said photoresponsive material with which suspension was apply | coated.
このため、簡便に、安定的に、低コストでより高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る構造体を製造することができるという効果を奏する。 For this reason, there is an effect that it is possible to manufacture a structure that can provide a localized surface plasmon resonance sensor more easily and stably at low cost and with higher sensitivity.
つまり、本発明によれば、光照射前の基準面に対して、凹部および凸部を有する構造体を製造することができ、且つ当該構造体に金属を積層することで局在型表面プラズモン共鳴センサを製造することができる。 That is, according to the present invention, it is possible to manufacture a structure having a concave portion and a convex portion with respect to a reference surface before light irradiation, and local surface plasmon resonance is performed by laminating a metal on the structure. A sensor can be manufactured.
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described as follows.
尚、本明細書では、範囲を示す「A〜B」はA以上B以下であることを意味し、本明細書で挙げられている各種物性は、特に断りの無い限り後述する実施例に記載の方法により測定した値を意味する。 In the present specification, “A to B” indicating a range means A or more and B or less, and various physical properties mentioned in the present specification are described in Examples described later unless otherwise specified. Means the value measured by the method.
(I)構造体
本実施の形態に係る構造体は、光応答性材料に光照射して形成される構造体であり、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とを有する。(I) Structure The structure according to the present embodiment is a structure formed by irradiating a photoresponsive material with light, and includes a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and the flat portion. And a projecting portion protruding relative to the surface.
〔光応答性材料〕
上記光応答性材料とは、光照射により物質移動が起こる材料であり、より具体的には照射部の光の明部及び暗部に沿って物質移動現象を生じる材料である。[Photo-responsive material]
The photoresponsive material is a material that causes mass transfer by light irradiation, and more specifically, is a material that causes a mass transfer phenomenon along the bright and dark portions of the light of the irradiated portion.
上記光応答性材料としては、光変形を起こし得る材料であって、光照射部の明暗部に応じて物質移動を示す材料であれば特には限定されないが、例えば、光照射によりアブレーション、フォトクロミズム、分子の光誘起配向等を起こす成分(光反応性成分)をマトリックス材料中に含み、光照射により体積、密度、自由体積等が変化するような、有機又は無機の材料が挙げられる。また、上記光応答性材料としては、イオウ、セレン及びテルルからなる群から選択される何れかの元素と、ゲルマニウム、ヒ素及びアンチモンからなる群から選択される何れかの元素とが結合した構造を含むカルコゲナイトガラスと総称される無機材料等も挙げられる。 The photoresponsive material is not particularly limited as long as it is a material capable of causing photodeformation and exhibits mass transfer according to the light and dark part of the light irradiation part.For example, ablation, photochromism, Examples include organic or inorganic materials that contain a component (photoreactive component) that causes photo-induced alignment of molecules in the matrix material, and whose volume, density, free volume, and the like are changed by light irradiation. The photoresponsive material has a structure in which any element selected from the group consisting of sulfur, selenium, and tellurium is bonded to any element selected from the group consisting of germanium, arsenic, and antimony. Examples thereof include inorganic materials generically called chalcogenite glass.
上記光反応性成分としては、例えば、材料の形状変化を伴う異方的光反応を起こし得る成分である、光異性化成分や光重合性成分が挙げられる。 Examples of the photoreactive component include a photoisomerization component and a photopolymerizable component, which are components capable of causing an anisotropic photoreaction accompanied by a change in the shape of the material.
上記光異性化成分としては、例えば、トランス−シス光異性化を生じる成分、特に代表的にはアゾ基(−N=N−)を有する色素構造、特に、アゾベンゼンやその誘導体の化学構造を持つ成分が挙げられる。 Examples of the photoisomerization component include a component that causes trans-cis photoisomerization, particularly typically a dye structure having an azo group (—N═N—), particularly a chemical structure of azobenzene or a derivative thereof. Ingredients.
上記異性化成分がアゾ基を有する色素構造を含む材料である場合において、その色素構造が、1又は2以上の電子吸引性官能基(電子吸引性置換基)、及び/又は、1又は2以上の電子供与性官能基(電子供与性置換基)を備えることが好ましく、これらの電子吸引性官能基と電子供与性官能基とを両方備えることが特に好ましい。 In the case where the isomerization component is a material containing a dye structure having an azo group, the dye structure has one or more electron-withdrawing functional groups (electron-withdrawing substituents) and / or one or two or more. These electron donating functional groups (electron donating substituents) are preferably provided, and it is particularly preferred to have both of these electron withdrawing functional groups and electron donating functional groups.
上記電子吸引性官能基としては、ハメット則における置換基定数σが正の値である官能基が好ましく、電子供与性官能基としてはハメット則における置換基定数σが負の値である官能基が好ましい。 The electron-withdrawing functional group is preferably a functional group having a positive value for the substituent constant σ in Hammett's rule, and the electron-donating functional group is a functional group having a negative value for the substituent constant σ in Hammett's rule. preferable.
つまり、上記異性化成分は、下記式(1)
Σ|σ|≦|σ1 |+|σ2 | …(1)
(上記式において、σはハメット則における置換基定数、σ1 はシアノ基の置換基定数、σ2 はアミノ基の置換基定数である。)
が成立する条件下で、上記電子供与性置換基と電子吸引性置換基とを備えることが好ましい。これにより、蛍光分析用の蛍光色素における蛍光ピーク波長よりも短い波長域に光吸収波長の長波長側のカットオフ波長があるように制御した色素構造を含み得る。これにより、正確な測定を行うことができる。That is, the isomerization component is represented by the following formula (1)
Σ | σ | ≦ | σ1 | + | σ2 | (1)
(In the above formula, σ is a substituent constant in Hammett's rule, σ 1 is a cyano group substituent constant, and σ 2 is an amino group substituent constant.)
It is preferable that the above-mentioned electron donating substituent and electron withdrawing substituent are provided under the condition that is established. Thereby, the dye structure controlled so that the cut-off wavelength on the long wavelength side of the light absorption wavelength is in the wavelength range shorter than the fluorescence peak wavelength in the fluorescent dye for fluorescence analysis can be included. Thereby, an accurate measurement can be performed.
上記色素構造の種類は特には限定されないが、例えば、アゾ基を有する色素構造、特に、アゾベンゼンやその誘導体の化学構造が好ましい。つまり、上記光応答性材料は、アゾポリマー誘導体を含むことが好ましく、アゾベンゼン基を主鎖又は側鎖に有するアゾポリマー誘導体であることがより好ましい。 The type of the dye structure is not particularly limited. For example, a dye structure having an azo group, particularly a chemical structure of azobenzene or a derivative thereof is preferable. That is, the photoresponsive material preferably contains an azopolymer derivative, and more preferably an azopolymer derivative having an azobenzene group in the main chain or side chain.
光応答性材料のマトリクス材料中において、上記光応答性成分は単に分散していているだけでもよく、マトリクス材料の構成分子と化学結合等をしていてもよい。マトリクス材料中の光反応性成分の分布密度をほぼ完全に制御できる点や、材料の耐熱性又は経時的安定性等の点からは、マトリクス材料を構成する分子に対して光応答性成分が化学的に結合していることが特に好ましい。 In the matrix material of the photoresponsive material, the photoresponsive component may be simply dispersed or may be chemically bonded to the constituent molecules of the matrix material. From the point of view that the distribution density of the photoreactive component in the matrix material can be almost completely controlled and the heat resistance or stability over time of the material, the photoresponsive component is chemically connected to the molecules constituting the matrix material. It is particularly preferred that they are bonded together.
上記マトリクス材料としては、通常の高分子材料等の有機材料や、ガラス等の無機材料を用いることができる。マトリクス材料に対する光応答性成分の均一分散性あるいは結合性を考慮すれば、有機材料、特に高分子材料を用いることがより好ましい。 As said matrix material, organic materials, such as a normal polymer material, and inorganic materials, such as glass, can be used. In consideration of the uniform dispersibility or binding property of the photoresponsive component to the matrix material, it is more preferable to use an organic material, particularly a polymer material.
マトリックス材料を構成する上記高分子材料の種類は特には限定されないが、高分子の繰返し構造単位がウレタン基、ウレア基、又はアミド基を有していることが好ましく、更には高分子の主鎖中にフェニレン基等の環構造を有していることが耐熱性の点でより好ましい。 The type of the polymer material constituting the matrix material is not particularly limited, but it is preferable that the repeating structural unit of the polymer has a urethane group, a urea group, or an amide group, and further the main chain of the polymer. It preferably has a ring structure such as a phenylene group from the viewpoint of heat resistance.
マトリックス材料を構成する上記高分子材料は、必要な形状に成形可能であればその分子量や重合度は特には限定されない。また、その重合形態も直鎖状、分岐状、はしご状、星形等の任意の形態でよく、ホモポリマーでも共重合体であってもよい。 The polymer material constituting the matrix material is not particularly limited in molecular weight and degree of polymerization as long as it can be molded into a required shape. Further, the polymerization form may be any form such as linear, branched, ladder, or star shape, and may be a homopolymer or a copolymer.
光変形の経時的な安定性のためには、高分子材料のガラス転移温度は、例えば100℃以上のように高いことが好ましいが、ガラス転移温度が室温程度やそれ以下のものでも使用可能である。 For the stability of photodeformation over time, the glass transition temperature of the polymer material is preferably high, for example, 100 ° C. or higher, but it can be used even when the glass transition temperature is about room temperature or lower. is there.
〔構造体〕
上記構造体は、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とを有する。〔Structure〕
The structure includes a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and a convex portion protruding with respect to the flat portion.
ここで、上記構造体における上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起している。言い換えれば、上記構造体は、平坦部より上部に出っ張った凸部と平坦部よりも下部に窪んだ凹部との両方を有し、凸部分が円形等の閉じた形状になっているものであり、海洋生物のフジツボに類似した形状を有していることが好ましい。 Here, the convex portion in the structure projects continuously along the outer periphery of the concave portion. In other words, the structure has both a convex portion protruding above the flat portion and a concave portion recessed below the flat portion, and the convex portion has a closed shape such as a circle. It preferably has a shape similar to the barnacle of marine organisms.
尚、本明細書では、上記凹部と当該凹部の外周に沿って連続的に突起している凸部とから形成されるフジツボのような形状を有する部分を「フジツボ体」と記する場合がある。 In the present specification, a portion having a shape like a barnacle formed by the concave portion and a convex portion continuously projecting along the outer periphery of the concave portion may be referred to as a “barnacle body”. .
上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部の頂点が成す形状の直径は5nm以上1,000nm以下の範囲内である。 The diameter of the shape formed by the vertices of the convex portions continuously projecting along the outer periphery of the concave portion is in the range of 5 nm to 1,000 nm.
尚、本明細書において、「直径」とは、対象となる形状を問わず、当該害形状を構成する線上に両端を有する線分の中で最も長いものの長さを意味する。 In the present specification, the “diameter” means the length of the longest line segment having both ends on the line constituting the harmful shape regardless of the target shape.
また、上記凹部における最も窪んだ部分の直径は、0nm以上1,000nm以下の範囲内であることが好ましい。尚、凹部における最も窪んだ部分の直径が0nmである場合としては、例えば、凹部が深さ方向に向かって先細となっている形状が挙げられる。 Moreover, it is preferable that the diameter of the most depressed part in the said recessed part exists in the range of 0 nm or more and 1,000 nm or less. In addition, as a case where the diameter of the most depressed part in a recessed part is 0 nm, the shape where the recessed part is tapering toward the depth direction is mentioned, for example.
上記構造体では、上記凹部の上記平坦部に対する深さBと、上記凸部の上記平坦部に対する高さAとの比(A/B)が、0.01以上100以下の範囲内であることが好ましく、0.1以上10以下の範囲内であることがより好ましい。 In the structure, a ratio (A / B) of a depth B of the concave portion to the flat portion and a height A of the convex portion to the flat portion is in a range of 0.01 to 100. Is more preferable, and it is more preferably within a range of 0.1 to 10.
上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部が成す形状の内径Cと、当該凸部の高さ及び当該凹部の深さの和Dとの比C/Dが0.01以上100以下の範囲内であることが好ましく、0.1以上10以下の範囲内であることがより好ましい。 The ratio C / D between the inner diameter C of the shape formed by the convex portion continuously projecting along the outer periphery of the concave portion and the sum D of the height of the convex portion and the depth of the concave portion is 0.01 or more and 100 It is preferably within the following range, more preferably within the range of 0.1 or more and 10 or less.
また、上記フジツボ体の分散密度は、1個/100μm2以上10,000個/100μm2以下の範囲内であることが好ましく、1個/100μm2以上1,000個/100μm2以下の範囲内であることがより好ましい。また、1個/μm2以上10,000個/μm2以下の範囲内であってもよく、10個/μm2以上500個/μm2以下の範囲内であってもよい。Further, the dispersion density of the barnacle body, one / 100 [mu] m is preferably 2 or more is 10,000 / 100 [mu] m 2 within the following range, 1/100 [mu] m 2 or more 1,000 / 100 [mu] m 2 within the following ranges It is more preferable that Moreover, it may be in the range of 1 piece / μm 2 or more and 10,000 pieces / μm 2 or may be in the range of 10 pieces / μm 2 or more and 500 pieces / μm 2 or less.
以上のように、本発明に係る構造体では、上記凹部の上記平坦部に対する深さBと、上記凸部の上記平坦部に対する高さAとの比(A/B)が、0.01以上100以下の範囲内であることが好ましい。 As described above, in the structure according to the present invention, the ratio (A / B) between the depth B of the concave portion with respect to the flat portion and the height A of the convex portion with respect to the flat portion is 0.01 or more. It is preferable to be within the range of 100 or less.
上記構成によれば、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製した場合に、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, since a stronger localized surface plasmon resonance can be generated when a localized surface plasmon resonance sensor chip is manufactured, a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor is provided. can do.
また、本発明に係る構造体では、上記凹部の上記平坦部に対する深さBと、上記凸部の上記平坦部に対する高さAとの比(A/B)が、0.1以上10以下の範囲内であることが好ましい。 In the structure according to the present invention, the ratio (A / B) of the depth B of the concave portion to the flat portion and the height A of the convex portion to the flat portion is 0.1 or more and 10 or less. It is preferable to be within the range.
上記構成によれば、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製した場合に、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, since a stronger localized surface plasmon resonance can be generated when a localized surface plasmon resonance sensor chip is manufactured, a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor is provided. can do.
更には、本発明に係る構造体では、上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部が成す形状の内径Cと、当該凸部の高さ及び当該凹部の深さの和Dとの比C/Dが0.01以上100以下の範囲内であることが好ましい。 Furthermore, in the structure according to the present invention, the inner diameter C of the shape formed by the convex portion continuously projecting along the outer periphery of the concave portion, and the sum D of the height of the convex portion and the depth of the concave portion, The ratio C / D is preferably in the range of 0.01 to 100.
上記構成によれば、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製した場合に、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, since a stronger localized surface plasmon resonance can be generated when a localized surface plasmon resonance sensor chip is manufactured, a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor is provided. can do.
また、本発明に係る構造体では、上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部が成す形状の内径Cと、当該凸部の高さ及び当該凹部の深さの和Dとの比C/Dが0.1以上10以下の範囲内であることが好ましい。 Further, in the structure according to the present invention, the inner diameter C of the shape formed by the convex portion continuously projecting along the outer periphery of the concave portion, and the sum D of the height of the convex portion and the depth of the concave portion The ratio C / D is preferably in the range of 0.1 to 10.
上記構成によれば、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製した場合に、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, since a stronger localized surface plasmon resonance can be generated when a localized surface plasmon resonance sensor chip is manufactured, a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor is provided. can do.
更には、本発明に係る構造体では、上記凹部とその外周に沿って連続的に突起した凸部とからなる構造の分散密度は、1個/100μm2以上10,000個/100μm2以下の範囲内であることが好ましい。Furthermore, in the structure according to the present invention, the dispersion density of the structure composed of the concave portions and the convex portions continuously protruding along the outer periphery thereof is 1/100 μm 2 or more and 10,000 / 100 μm 2 or less. It is preferable to be within the range.
上記構成によれば、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製した場合に、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, since a stronger localized surface plasmon resonance can be generated when a localized surface plasmon resonance sensor chip is manufactured, a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor is provided. can do.
また、本発明に係る構造体では、上記凹部とその外周に沿って連続的に突起した凸部とからなる構造の分散密度は、1個/100μm2以上1,000個/100μm2以下の範囲内であることが好ましい。Further, in the structure according to the present invention, the dispersion density of the structure consisting of the recess and the continuous protrusions and convex portions along its circumference, one / 100 [mu] m 2 or more 1,000 / 100 [mu] m 2 or less of the range It is preferable to be within.
上記構成によれば、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを作製した場合に、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, since a stronger localized surface plasmon resonance can be generated when a localized surface plasmon resonance sensor chip is manufactured, a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor is provided. can do.
更には、本発明に係る構造体では、上記光応答性材料は、アゾポリマー誘導体を含むことが好ましい。 Furthermore, in the structure according to the present invention, the photoresponsive material preferably contains an azopolymer derivative.
上記構成によれば、より容易に構造体を得ることができる。 According to the said structure, a structure can be obtained more easily.
また、本発明に係る構造体では、上記光応答性材料は、アゾベンゼン基を主鎖及び/又は側鎖に有するアゾポリマー誘導体であることが好ましい。 In the structure according to the present invention, the photoresponsive material is preferably an azopolymer derivative having an azobenzene group in the main chain and / or side chain.
上記構成によれば、より容易に構造体を得ることができる。 According to the said structure, a structure can be obtained more easily.
(II)局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップは、基板と、当該基板の表面の少なくとも一部を覆うように形成された金属層とを有し、上記金属層の表面は、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とが形成されており、上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起しており、上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部の頂点が成す形状の直径が5nm以上1,000nm以下の範囲内である。(II) Localized surface plasmon resonance sensor chip The localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment includes a substrate and a metal layer formed so as to cover at least a part of the surface of the substrate. The surface of the metal layer is formed with a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and a convex portion protruding with respect to the flat portion, and the convex portion is formed with the concave portion. The diameter of the shape formed by the vertices of the protrusions protruding continuously along the outer periphery of the recess is in the range of 5 nm to 1,000 nm.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップは、上記形状を有しているため、凸部と凹部とで囲まれた領域内部の金属における自由電子と入射光との間で結合が起こり、内部及び凸部に強い電界が集中して極めて強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。 Since the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment has the above-described shape, it is coupled between free electrons and incident light in the metal inside the region surrounded by the convex and concave portions. As a result, a strong electric field concentrates inside and on the convex portion, and extremely strong localized surface plasmon resonance is generated.
ここで、局在的な共鳴電界とは、共鳴電界が金属表面に沿って伝搬せず、共鳴によって増強された電界の領域が入射光の回折限界よりも小さい電界のことをいう。 Here, the local resonance electric field means an electric field in which the resonance electric field does not propagate along the metal surface and the region of the electric field enhanced by resonance is smaller than the diffraction limit of incident light.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記凸部が上記凹部の外周に沿って連続的に突起していること、つまり、上述した「フジツボ体」を有する。当該構成であれば、凸部及び凹部で囲まれた内部の金属における自由電子と入射光との間で結合がより起こり易く、内部により強い電界が集中して更に強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the convex portion continuously protrudes along the outer periphery of the concave portion, that is, the “barnacle body” described above. If it is the said structure, a coupling | bonding will occur more easily between the free electron and incident light in the metal of the inside enclosed by the convex part and the recessed part, and a stronger localized surface plasmon resonance will be concentrated because a strong electric field concentrates inside. Occur.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記フジツボ形体の凸部の頂点が成す直径が5nm以上1,000nm以下の範囲内である。また、バイオセンサとして使用する場合には、一般的なタンパク質のサイズが10nm前後であるため、上記フジツボ体の凸部の頂点が成す直径は20nm以上1,000nm以下の範囲内であることがより好ましい。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the diameter formed by the apex of the convex portion of the barnacle form is in the range of 5 nm to 1,000 nm. In addition, when used as a biosensor, since the size of a general protein is around 10 nm, the diameter formed by the apex of the convex portion of the barnacle body is preferably in the range of 20 nm to 1,000 nm. preferable.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記凸部及び凹部からなるフジツボ体の深さ(当該凸部の高さと当該凹部の深さとの和)が5nm以上10μm以下の範囲内であることが好ましく、10nm以上500nm以下の範囲内であることがより好ましい。フジツボ体の深さが上記範囲内であれば、高いセンサ感度で、局在型表面プラズモン共鳴現象を良好に生じさせることができる。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the depth of the barnacle body composed of the convex portion and the concave portion (the sum of the height of the convex portion and the depth of the concave portion) is 5 nm or more and 10 μm or less. It is preferably within the range, and more preferably within the range of 10 nm to 500 nm. If the depth of the barnacle is within the above range, the localized surface plasmon resonance phenomenon can be satisfactorily generated with high sensor sensitivity.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、フジツボ体間の距離に制限はないが、上記フジツボ体の分散密度が、1個/100μm2以上1,000個/100μm2以下の範囲内であることが好ましく、10個/100μm2以上1,000個/100μm2以下の範囲内であることがより好ましい。また、10個/μm2以上1,000個/μm2以下の範囲内であってもよく、10個/μm2以上500個/μm2以下の範囲内であってもよい。In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the distance between barnacle bodies is not limited, but the dispersion density of the barnacle bodies is 1/100 μm 2 or more and 1,000 / 100 μm 2 or less. Preferably, it is in the range of 10/100 μm 2 or more and 1,000 / 100 μm 2 or less. Further, it may be in the range of 10 / μm 2 or more and 1,000 / μm 2 or less, or in the range of 10 / μm 2 or more and 500 / μm 2 or less.
また、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記基板の表面は、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とを有し、上記金属層の形状は、上記基板表面形状にならって形成されていることが好ましい。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the surface of the substrate includes a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and a convex portion protruding with respect to the flat portion. The shape of the metal layer is preferably formed in accordance with the shape of the substrate surface.
つまり、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記基板がその表面に複数のフジツボ体を有し、上記金属層は、上記基板表面に設けられたフジツボ体の形状を反映してフジツボ体を形成するように、上記基板の表面に形成されていることが好ましい。係る実施態様であれば、簡単な工程で金属層に微細なフジツボ体を形成することができる。 That is, in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the substrate has a plurality of barnacle bodies on the surface, and the metal layer has the shape of the barnacle body provided on the substrate surface. It is preferably formed on the surface of the substrate so as to reflect and form a barnacle body. In such an embodiment, a fine barnacle can be formed on the metal layer by a simple process.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、反射光の場合は、上記金属層の厚さは10nm以上であればよい。上限は特には限定されないが、例えば、500nmとすることができる。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the thickness of the metal layer may be 10 nm or more in the case of reflected light. Although an upper limit is not specifically limited, For example, it can be 500 nm.
また、透過光の場合は、上記金属層の厚さは10nm〜200nmの範囲内とすることができ、より好ましくは20nm〜125nmの範囲内とすることができる。金属層の厚さが当該範囲内であれば、透過光でプラズモン共鳴現象を充分に検出することができる。 In the case of transmitted light, the thickness of the metal layer can be in the range of 10 nm to 200 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 125 nm. If the thickness of the metal layer is within this range, the plasmon resonance phenomenon can be sufficiently detected by transmitted light.
尚、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記金属層の厚さが10nm以上100nm以下の範囲内であってもよい。金属層の厚さが当該範囲内であれば、反射光について十分な光量を確保でき、また透過光量についても十分な光量を確保でき、計測精度が高くなる。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the thickness of the metal layer may be in the range of 10 nm to 100 nm. If the thickness of the metal layer is within the range, a sufficient amount of light can be secured for the reflected light, and a sufficient amount of light can be secured for the transmitted light amount, resulting in high measurement accuracy.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記金属層は、Au又はAgを含有することが好ましく、具体的には、その材質が、Au、Ag又はAu−Pd合金であることが好ましい。つまり、上記金属層の材質は、Au又はAg単体でもよいし、Au及び/又はAgを含む合金でもよい。上記金属層の材質が、Au又はAgであれば、金属層材質は化学的に安定となり、また強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができる。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the metal layer preferably contains Au or Ag. Specifically, the material is Au, Ag, or an Au—Pd alloy. Preferably there is. That is, the material of the metal layer may be Au or Ag alone, or an alloy containing Au and / or Ag. If the material of the metal layer is Au or Ag, the metal layer material is chemically stable, and strong localized surface plasmon resonance can be generated.
また、当該金属層の上に更に無機材料層を形成してもよい。金属層の酸化劣化を防ぎ、測定対象のたんぱく質等の分子を失活させないようにできるためである。上記無機材料としては、二酸化珪素、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン等の材料が好適である。 Further, an inorganic material layer may be further formed on the metal layer. This is because oxidative deterioration of the metal layer can be prevented and molecules such as proteins to be measured can be prevented from being deactivated. As the inorganic material, materials such as silicon dioxide, zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide are suitable.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記金属層の表面に、生体分子を固定化するための有機分子層が形成されていることが好ましい。これにより、特定の生体分子を検出することができるバイオセンサとして用いることが可能になる。つまり、本実施の形態に係るチップであれば、有機分子層を形成するための表面積を大きくすることができ、センサ感度を向上させることができる。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, it is preferable that an organic molecular layer for immobilizing biomolecules is formed on the surface of the metal layer. Thereby, it becomes possible to use as a biosensor capable of detecting a specific biomolecule. That is, with the chip according to the present embodiment, the surface area for forming the organic molecular layer can be increased, and the sensor sensitivity can be improved.
また、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記有機分子層は、金属層表面からの長さが50nm以上200nm以下の分子と、金属層表面からの長さが1nm以上50nm未満の分子とを含むことが好ましい。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the organic molecular layer has a length of 50 nm to 200 nm from the metal layer surface and a length of 1 nm from the metal layer surface. It is preferable that the molecular weight is less than 50 nm.
上記有機分子層が上記のような分子を有することにより、長さが1nm以上50nm未満の分子は金属層の近傍で生体分子と結合し、長さが50nm以上200nm以下の分子は金属層から離れたところで生体分子と結合する。そして、生体分子と結合した、長さが50nm以上200nm以下の分子が折れ曲がることによってその生体分子も金属層の近傍へ引き寄せられる。これにより、金属層の近傍の領域に多くの生体分子を集めることができ、センサ感度をより一層高めることができる。 When the organic molecular layer has molecules as described above, molecules having a length of 1 nm or more and less than 50 nm bind to biomolecules in the vicinity of the metal layer, and molecules having a length of 50 nm or more and 200 nm or less are separated from the metal layer. It binds to biomolecules at the moment. And when the molecule | numerator with a length of 50 to 200 nm which couple | bonded with the biomolecule bends, the biomolecule will also be drawn near the metal layer. Thereby, many biomolecules can be collected in the area | region of the vicinity of a metal layer, and sensor sensitivity can be improved further.
上記有機分子層を構成する上記分子としては、ビオチン修飾ポリエチレングリコール、ORLA18(商品名、ORLA PROTEIN TECHNOLOGY社製)、デキストラン等が挙げられる。 Examples of the molecules constituting the organic molecular layer include biotin-modified polyethylene glycol, ORLA18 (trade name, manufactured by ORLA PROTEIN TECHNOLOGY), dextran, and the like.
また、上記分子の分子鎖長の計測は、動的光散乱法により測定することができる。 The molecular chain length of the molecule can be measured by a dynamic light scattering method.
以上のように、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記凹部とその外周に沿って連続的に突起した凸部とからなる構造の分散密度が、1個/100μm2以上1,000個/100μm2以下の範囲内であることが好ましい。As described above, in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the dispersion density of the structure including the concave portions and the convex portions continuously protruding along the outer periphery thereof is 1 piece / 100 μm 2 or more. It is preferable that it is in the range of 1,000 / 100 μm 2 or less.
上記構成によれば、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, stronger localized surface plasmon resonance can be generated, so that a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be provided.
また、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記凹部とその外周に沿って連続的に突起した凸部とからなる構造における、凸部の高さ及び凹部の深さの和が5nm以上10μmの範囲内であることが好ましい。 Further, in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the sum of the height of the convex portion and the depth of the concave portion in the structure including the concave portion and the convex portion continuously projecting along the outer periphery thereof. Is preferably in the range of 5 nm to 10 μm.
上記構成によれば、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, stronger localized surface plasmon resonance can be generated, so that a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be provided.
更には、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記凹部とその外周に沿って連続的に突起した凸部とからなる構造における、凸部の高さ及び凹部の深さの和が10nm以上500nm以下の範囲内であることが好ましい。 Furthermore, in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the height of the convex portion and the depth of the concave portion in the structure including the concave portion and the convex portion continuously projecting along the outer periphery thereof. The sum is preferably in the range of 10 nm to 500 nm.
上記構成によれば、より強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができるため、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, stronger localized surface plasmon resonance can be generated, so that a more sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be provided.
また、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記基板の上記金属層と接する面には、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記凹部の外周に沿って、上記平坦部に対して連続的に突起した凸部とが形成されており、上記金属層の形状は、上記基板表面形状にならって形成されていることが好ましい。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the surface of the substrate in contact with the metal layer has a flat portion, a concave portion recessed with respect to the flat portion, and an outer periphery of the concave portion. Thus, it is preferable that a convex portion projecting continuously from the flat portion is formed, and the shape of the metal layer is formed in accordance with the shape of the substrate surface.
上記構成によれば、簡便に、安定的に、低コストで作製することができる。 According to the said structure, it can manufacture simply, stably and at low cost.
更には、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記金属層の厚さが10nm以上であることが好ましい。 Furthermore, in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the metal layer preferably has a thickness of 10 nm or more.
上記構成によれば、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができる。 According to the above configuration, a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor can be provided.
また、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記金属層の表面に、生体分子を固定化するための有機分子層が形成されていることが好ましい。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, an organic molecular layer for immobilizing biomolecules is preferably formed on the surface of the metal layer.
上記構成によれば、特定の生体分子を検出することができるバイオセンサとして用いることが可能になる。 According to the said structure, it becomes possible to use as a biosensor which can detect a specific biomolecule.
更には、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記有機分子層は、金属層表面からの長さが50nm以上200nm以下の分子と、金属層表面からの長さが1nm以上50nm未満の分子とを含むことが好ましい。 Furthermore, in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the organic molecular layer includes a molecule having a length of 50 nm or more and 200 nm or less from the metal layer surface and a length from the metal layer surface of 1 nm or more. It is preferable that it contains molecules less than 50 nm.
上記構成によれば、長さが1nm以上50nm未満の分子は金属層の近傍で生体分子と結合し、長さが50nm以上200nm以下の分子は金属層から離れたところで生体分子と結合する。そして、生体分子と結合した、長さが50nm以上200nm以下の分子は、分子鎖が折れ曲がることによってその生体分子を金属層の近傍へ引き寄せる。これにより、金属層の近傍の領域に多くの生体分子を集めることができ、センサ感度がより高いバイオセンサを提供することができる。 According to the above configuration, molecules having a length of 1 nm or more and less than 50 nm bind to the biomolecule in the vicinity of the metal layer, and molecules having a length of 50 nm or more and 200 nm or less bind to the biomolecule at a distance from the metal layer. A molecule having a length of 50 nm or more and 200 nm or less bonded to a biomolecule attracts the biomolecule to the vicinity of the metal layer by bending the molecular chain. Thereby, many biomolecules can be collected in the area | region of the vicinity of a metal layer, and the biosensor with higher sensor sensitivity can be provided.
また、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、上記金属層が、Au又はAgを含有することが好ましい。 In the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, the metal layer preferably contains Au or Ag.
上記構成によれば、Au又はAgは化学的に安定であり、また強い局在型表面プラズモン共鳴を発生させることができる。 According to the above configuration, Au or Ag is chemically stable and can generate strong localized surface plasmon resonance.
(III)局在型表面プラズモン共鳴センサ
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサは、上述した本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップと、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップに光を照射する光源と、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて反射若しくは透過した光を受光する光検出器とを備えている。(III) Localized surface plasmon resonance sensor The localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment includes the above-described localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment and the localized surface plasmon. A light source for irradiating light to the resonance sensor chip; and a photodetector for receiving light reflected or transmitted by the localized surface plasmon resonance sensor chip.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサは、上述した局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおける金属層表面において局在的な共鳴電界を発生させ、上記光源から出射して上記センサ用チップの表面に入射し、上記金属層の表面における共鳴電界が発生した領域において反射又は透過した光を上記光検出器で受光する。そして、上記センサ用チップにおける、反射率、透過率、又は上記光検出器で受光した光強度を測定する。 The localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment generates a localized resonance electric field on the surface of the metal layer in the above-described localized surface plasmon resonance sensor chip, and emits it from the light source to be used for the sensor. Light incident on the surface of the chip and reflected or transmitted in a region where a resonance electric field is generated on the surface of the metal layer is received by the photodetector. Then, the reflectance, transmittance, or light intensity received by the photodetector in the sensor chip is measured.
また、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサでは、上記センサ用チップに対して2種類以上の波長の光をセンサ用チップ表面に対して垂直に入射させ、上記センサ用チップで反射又は透過した各波長の光の反射率若しくは透過率、又は各波長の光の光強度を上記光検出器で測定するものであってもよい。 In the localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment, light of two or more wavelengths is incident on the sensor chip perpendicularly to the sensor chip surface and reflected by the sensor chip. Alternatively, the reflectance or transmittance of the transmitted light of each wavelength, or the light intensity of the light of each wavelength may be measured by the photodetector.
かかる実施態様によれば、特定の2波長以上の波長における反射率若しくは透過率、光強度を比較することにより共鳴波長の変化を評価することができる。よって、既知の特定物質の有無等を検査する用途に望ましい。 According to this embodiment, a change in resonance wavelength can be evaluated by comparing reflectance or transmittance and light intensity at two or more specific wavelengths. Therefore, it is desirable for the purpose of inspecting the presence or absence of known specific substances.
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて局在型表面プラズモン共鳴が起きると、照射される光のエネルギーが金属層の表面プラズモン波に吸収されるので、ある波長(共鳴波長)において光の反射率又は透過率、及び光検出器で受光する光強度が低下する。 When localized surface plasmon resonance occurs in the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the energy of the irradiated light is absorbed by the surface plasmon wave of the metal layer. ), The light reflectance or transmittance and the light intensity received by the photodetector are reduced.
この共鳴波長は、凸部と凹部とで囲まれた領域内部にある媒質の屈折率により変化するので、係る局在型表面プラズモンセンサによれば、当該領域内に誘電体物質が付着したことや付着量の変化等を検知することができる。特に、バイオセンサとして使用して特定のタンパク質の検出に好ましく使用することができる。 Since this resonance wavelength changes depending on the refractive index of the medium inside the region surrounded by the convex portion and the concave portion, according to the localized surface plasmon sensor, the fact that the dielectric substance has adhered to the region, Changes in the amount of adhesion can be detected. In particular, it can be preferably used as a biosensor for the detection of specific proteins.
しかも、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサでは、凸部と凹部とで囲まれた領域内及び凸部に大きな電界増強が見られるので、極めて強い表面プラズモン共鳴を引き起こすことができ、従来の伝搬型表面プラズモン共鳴センサや局在型表面プラズモン共鳴センサと比較して非常に感度の高いセンシングを行うことができる。 Moreover, in the localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment, since a large electric field enhancement is observed in the region surrounded by the convex portion and the concave portion and in the convex portion, extremely strong surface plasmon resonance can be caused. Sensing with extremely high sensitivity can be performed as compared with conventional propagation type surface plasmon resonance sensors and localized type surface plasmon resonance sensors.
特に、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサでは、上述した「フジツボ体」を含むため、当該フジツボ体が形成されている領域における面に対して垂直に光を入射させると、フジツボ体の内壁の金属側面における自由電子と入射光との間で結合が起こり、フジツボ体内部により強い電界が集中して、更に強い局在型表面プラズモン共鳴が発生する。 In particular, since the localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment includes the above-mentioned “barnacle body”, when light is incident perpendicularly to the surface in the region where the barnacle body is formed, the barnacle Coupling occurs between free electrons and incident light on the metal side surface of the inner wall of the body, and a strong electric field concentrates in the barnacle body, thereby generating stronger localized surface plasmon resonance.
更に、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサは、金属層の表面から数十nm程度の狭い領域で感度を持つので、金属層から離れた領域の物質によるノイズが小さく、S/N比の良好な局在型表面プラズモン共鳴センサを作製することができる。 Furthermore, since the localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment has sensitivity in a narrow region of about several tens of nanometers from the surface of the metal layer, noise due to a substance in a region away from the metal layer is small, and S / A localized surface plasmon resonance sensor having a good N ratio can be manufactured.
以下、図1を用いて、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ(以下、局在SPRセンサという)の反射光学系の基本的構成の一例について説明する。 Hereinafter, an example of a basic configuration of a reflection optical system of a localized surface plasmon resonance sensor (hereinafter referred to as a localized SPR sensor) according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図1は、本実施の形態に係る局在SPRセンサ24の反射光学系の基本的構成の概略を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing the outline of the basic configuration of the reflective optical system of the localized SPR sensor 24 according to the present embodiment.
図1に示すように、上記局在SPRセンサ24は、光源25と、コリメータレンズ26と、ピンホールを有するコリメータ板27と、ビームスプリッタ(ハーフミラーでもよい)28と、分光器29と、光検出器33と、局在SPRセンサチップ30と、データ処理装置31とを備える。 As shown in FIG. 1, the localized SPR sensor 24 includes a light source 25, a collimator lens 26, a collimator plate 27 having a pinhole, a beam splitter (may be a half mirror) 28, a spectroscope 29, a light A detector 33, a localized SPR sensor chip 30, and a data processing device 31 are provided.
光源25から出射された光は、コリメータレンズ26へ導かれる。コリメータレンズ26は、光源25から出射された光をコリメート化し、平行ビームとして通過させる。コリメータレンズ26でコリメート化された光は、コリメータ板27のピンホールを通過することにより細く絞られた平行ビームとなる。 The light emitted from the light source 25 is guided to the collimator lens 26. The collimator lens 26 collimates the light emitted from the light source 25 and passes it as a parallel beam. The light collimated by the collimator lens 26 becomes a collimated beam that is narrowed down by passing through the pinhole of the collimator plate 27.
コリメータ板27のピンホールを通過した光はビームスプリッタ28に入射し、入射光量の約1/2の光だけがビームスプリッタ28を真っ直ぐに透過する。ビームスプリッタ28を透過した平行ビームは測定領域(フジツボ体が形成された領域)32に照射される。 The light that has passed through the pinhole of the collimator plate 27 enters the beam splitter 28, and only about ½ of the amount of incident light passes straight through the beam splitter 28. The parallel beam that has passed through the beam splitter 28 is applied to the measurement region (region where the barnacle body is formed) 32.
測定領域32に照射された光は、測定領域32で反射して元の方向に戻る。元の方向に戻った測定光はビームスプリッタ28に入射する。ビームスプリッタ28に入射した測定光は、その光量の約1/2だけがビームスプリッタ28内の貼合せ面で90度の方向へ反射される。 The light irradiated to the measurement region 32 is reflected by the measurement region 32 and returns to the original direction. The measurement light that has returned to the original direction enters the beam splitter 28. As for the measurement light incident on the beam splitter 28, only about ½ of the amount of light is reflected by the bonding surface in the beam splitter 28 in the direction of 90 degrees.
ビームスプリッタ28で反射した光は、分光器29を通過して各波長の光に分光され、光検出器33で受光される。よって、分光器29で分光された光を光検出器33で受光することにより、各波長の光強度を検出することができる。 The light reflected by the beam splitter 28 passes through the spectroscope 29 and is split into light of each wavelength and received by the photodetector 33. Therefore, the light intensity of each wavelength can be detected by receiving the light separated by the spectroscope 29 by the photodetector 33.
データ処理装置31は、測定領域32に検体が無い状態で照射する光の各波長の光強度をデータとして予め与えられている。よって、データ処理装置31により、予め与えられているデータと光検出器33で検出した各波長の光強度とを比較することで、測定領域32における各波長の反射率の分光特性(反射率スペクトル)等を求めることができる。 In the data processing device 31, the light intensity of each wavelength of light irradiated in a state where there is no specimen in the measurement region 32 is given in advance as data. Therefore, the data processor 31 compares the data given in advance with the light intensity of each wavelength detected by the light detector 33, so that the spectral characteristic (reflectance spectrum) of the reflectance of each wavelength in the measurement region 32 is obtained. ) And the like.
次に、図2を用いて、本実施の形態に係る局在SPRセンサの透過光学系の基本的構成の一例について説明する。 Next, an example of the basic configuration of the transmission optical system of the localized SPR sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2は、本実施の形態に係る局在SPRセンサ34の透過光学系の基本的構成の概略を示す平面図である。 FIG. 2 is a plan view showing an outline of the basic configuration of the transmission optical system of the localized SPR sensor 34 according to the present embodiment.
局在SPRセンサ34は、光源25と、コリメータレンズ26と、ピンホールを有するコリメータ板27と、測定領域32を含む局在SPRセンサチップ30と、分光器29と、光検出器33と、データ処理装置31とを備える。 The localized SPR sensor 34 includes a light source 25, a collimator lens 26, a collimator plate 27 having a pinhole, a localized SPR sensor chip 30 including a measurement region 32, a spectrometer 29, a photodetector 33, and data. And a processing device 31.
光源25から出射された光は、コリメータレンズ26へ導かれる。コリメータレンズ26は、光源25から出射された光をコリメート化し、平行ビームとして通過させる。コリメータレンズ26でコリメート化された光は、コリメータ板27のピンホールを通過することにより細く絞られた平行ビームとなる。 The light emitted from the light source 25 is guided to the collimator lens 26. The collimator lens 26 collimates the light emitted from the light source 25 and passes it as a parallel beam. The light collimated by the collimator lens 26 becomes a collimated beam that is narrowed down by passing through the pinhole of the collimator plate 27.
コリメータ板27のピンホールを通過した光は測定領域(フジツボ体が形成された領域)32に照射される。測定領域32に照射された光は、測定領域32を透過する。透過した測定光は分光器29を通過して各波長の光に分光され、光検出器33で受光される。 The light that has passed through the pinhole of the collimator plate 27 is applied to the measurement region (region where the barnacle body is formed) 32. The light irradiated on the measurement region 32 passes through the measurement region 32. The transmitted measurement light passes through the spectroscope 29 and is split into light of each wavelength and received by the photodetector 33.
データ処理装置31は、測定領域32に検体が無い状態で照射する光の各波長の光強度をデータとして予め与えられている。よって、データ処理装置31により、予め与えられているデータと光検出器33で検出した各波長の光強度とを比較することで、測定領域32における各波長の反射率の分光特性(透過率スペクトル)等を求めることができる。 In the data processing device 31, the light intensity of each wavelength of light irradiated in a state where there is no specimen in the measurement region 32 is given in advance as data. Therefore, the data processing device 31 compares the data given in advance with the light intensity of each wavelength detected by the photodetector 33, so that the spectral characteristic (transmittance spectrum) of the reflectance of each wavelength in the measurement region 32 is obtained. ) And the like.
尚、上記反射光学系及び透過光学系の構成において、上記光源25は、ハロゲンランプ等の白色光を照射するものが望ましいが、測定に用いる波長域の光を含むものであればよい。また、ピンホールを通過した平行ビームは、ある偏光面(例えば、図4の紙面に平行な偏光面)を有する直線偏光や楕円偏光、円偏光等でもよい。 In the configuration of the reflection optical system and the transmission optical system, the light source 25 is preferably a light source that emits white light such as a halogen lamp, but may be any light source that includes light in the wavelength region used for measurement. Further, the parallel beam that has passed through the pinhole may be linearly polarized light, elliptically polarized light, circularly polarized light or the like having a certain polarization plane (for example, a polarization plane parallel to the paper surface of FIG. 4).
更には、上記各種偏光状態にするための光学部品(例えば、λ/2板等)は必要に応じて配置してもよい。尚、本実施の形態においては、光(電磁波)の電界の振動面を偏光面と定義し、その電界の方向を偏光方向と定義する。 Furthermore, the optical components (for example, a λ / 2 plate) for making the various polarization states may be arranged as necessary. In this embodiment, the vibration plane of the electric field of light (electromagnetic wave) is defined as the polarization plane, and the direction of the electric field is defined as the polarization direction.
また、光検出器33は、複数の受光面を有するフォトダイオードアレイ、CCDやプラズモン現象を利用した受光器等によって構成することができる。 The photodetector 33 can be configured by a photodiode array having a plurality of light receiving surfaces, a light receiving device using a CCD or a plasmon phenomenon, or the like.
次に、図3により、上記局在SPRセンサ24及び34における測定領域32について詳細に説明する。 Next, the measurement region 32 in the localized SPR sensors 24 and 34 will be described in detail with reference to FIG.
図3の(a)は測定領域32を拡大して示す平面図であり、図3の(b)は図3の(a)A−A線矢視断面図である。 3A is a plan view showing the measurement region 32 in an enlarged manner, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
測定領域32においては、金属層52の表面に複数のフジツボ体45(金属薄膜によるフジツボ体、破線丸印内)が形成されている。また、複数のフジツボ体45は、60個/μm2の密度で配置されている。In the measurement region 32, a plurality of barnacle bodies 45 (barnacle bodies made of a metal thin film, within a broken line circle) are formed on the surface of the metal layer 52. The plurality of barnacle bodies 45 are arranged at a density of 60 / μm 2 .
このような配置のもとで測定領域32に光が垂直入射すると、フジツボ体45に光が入射し、フジツボ体45の内部や周辺に電界が生じる。フジツボ体45を有する金属層52に入射した光は、フジツボ体45の内部および周辺において電界を生じ、その電界と金属層52内部の自由電子の固有振動とが結合することで、局在型SPRが発生する。よって、金属層52に入射した光のエネルギーが局在型SPRによってフジツボ体45へ集中し、金属層52へ入射した光の一部が吸収される。 Under such an arrangement, when light enters the measurement region 32 perpendicularly, the light enters the barnacle body 45, and an electric field is generated in and around the barnacle body 45. The light incident on the metal layer 52 having the barnacle body 45 generates an electric field in and around the barnacle body 45, and the electric field and the natural vibrations of free electrons in the metal layer 52 are coupled to each other. Occurs. Therefore, the energy of the light incident on the metal layer 52 is concentrated on the barnacle body 45 by the localized SPR, and a part of the light incident on the metal layer 52 is absorbed.
この結果、光検出器33で受光した光から求めた反射率若しくは透過率はある特定の波長(共鳴波長)で小さくなる。この特定の波長は、検査試料溶液の屈折率によって変化するので、反射率の極小点の波長又はその変化を調べることで検査試料溶液に含まれる誘電体物質の屈折率や種類等を検査することができる。 As a result, the reflectance or transmittance obtained from the light received by the photodetector 33 becomes small at a specific wavelength (resonance wavelength). Since this specific wavelength changes depending on the refractive index of the test sample solution, the refractive index and type of the dielectric substance contained in the test sample solution should be inspected by examining the wavelength of the minimum reflectance point or its change. Can do.
また、特定のタンパク質を特異的に結合させる抗体等を用いることにより、検査試料溶液に含まれる特定のタンパク質の有無や含有量等を検査することができる。 In addition, by using an antibody or the like that specifically binds a specific protein, the presence or content of the specific protein contained in the test sample solution can be inspected.
尚、このような測定領域32において、フジツボ体45の口径や深さは均一に揃っていてもよいし、不均一であってもよい。 In such a measurement region 32, the diameter and depth of the barnacle body 45 may be uniform or non-uniform.
以上のように、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサでは、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの表面に対して、2種類以上の波長の光を垂直に入射させ、当該局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップで反射した各波長の光の反射率、当該局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを透過した各波長の透過率、又はこれら反射若しくは透過した各波長の光強度を上記光検出器で測定することが好ましい。 As described above, in the localized surface plasmon resonance sensor according to the present invention, two or more wavelengths of light are vertically incident on the surface of the localized surface plasmon resonance sensor chip, and the localized surface plasmon resonance sensor The reflectivity of each wavelength of light reflected by the surface plasmon resonance sensor chip, the transmittance of each wavelength transmitted through the localized surface plasmon resonance sensor chip, or the light intensity of each wavelength reflected or transmitted above It is preferable to measure with a photodetector.
上記構成によれば、特定の2種類以上の波長における、反射率、透過率、又は光強度を比較することにより共鳴波長の変化を評価することができる。このため、既知の特定物質の有無等を検査する用途に好適に用いることができる。 According to the above configuration, the change in resonance wavelength can be evaluated by comparing reflectance, transmittance, or light intensity at two or more specific wavelengths. For this reason, it can use suitably for the use which test | inspects the presence or absence of a known specific substance.
(IV)構造体の製造方法
(IV−I)第1の製造方法
本実施の形態に係る構造体の第1の製造方法は、(i)懸濁液塗布工程と、(ii)光照射工程と、(iii)構造体の型の製造工程と、(iv)型を用いた構造体の複製工程と、を含む。(IV) Manufacturing Method of Structure (IV-I) First Manufacturing Method The first manufacturing method of the structure according to the present embodiment includes (i) a suspension application step, and (ii) a light irradiation step. And (iii) a process for manufacturing the structure mold, and (iv) a process for replicating the structure using the mold.
〔懸濁液塗布工程〕
上記懸濁液塗布工程は、光応答性材料上に、固体が分散した懸濁液を塗布する工程である。[Suspension application process]
The suspension application step is a step of applying a suspension in which a solid is dispersed on a photoresponsive material.
ここで、光応答性材料は「(I)構造体」にて例示したものと同じものを用いることができる。 Here, as the photoresponsive material, the same materials as those exemplified in “(I) Structure” can be used.
上記固体は、平均直径が1nm〜100μmの範囲内であり、1nm〜1μmの範囲内であることがより好ましく、1nm〜500nmの範囲内であることが特に好ましい。 The solid has an average diameter in the range of 1 nm to 100 μm, more preferably in the range of 1 nm to 1 μm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 500 nm.
上記固体の平均直径は、一次粒子径の平均直径を意味し、BET法(比表面積法)により測定された値を意味する。 The average diameter of the solid means an average diameter of primary particles, and means a value measured by the BET method (specific surface area method).
また、上記固体としては、特に限定されず、金属粒子の様な剛体であってもよく、動物細胞のような非常に柔軟な物体であっても用いることができる。上記固体としてより具体的には、無機材料、金属材料、及び高分子材料からなる群から選択される少なくとも1つの材料からなることが好ましく、金属粒子、金属酸化物粒子、半導体粒子、セラミック粒子、プラスチック粒子、又はこれらの2以上の材料からなる(例えば、2種材料の混合体又は重層構造体)粒子であってもよい。 The solid is not particularly limited, and may be a rigid body such as a metal particle or a very flexible object such as an animal cell. More specifically, the solid is preferably made of at least one material selected from the group consisting of an inorganic material, a metal material, and a polymer material. Metal particles, metal oxide particles, semiconductor particles, ceramic particles, It may be a plastic particle or a particle composed of two or more of these materials (for example, a mixture of two materials or a multilayer structure).
上記金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、アルミ、白金等が挙げられる。金属酸化物粒子としては、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。プラスチック粒子としては、例えば、ポリスチレン粒子、アクリル粒子等が挙げられる。 Examples of the metal particles include gold, silver, copper, aluminum, and platinum. Examples of the metal oxide particles include silica, titanium oxide, tin oxide, and zinc oxide. Examples of the plastic particles include polystyrene particles and acrylic particles.
本実施の形態に係る方法において、上記懸濁液の溶媒としては、水、メタノール、エタノール、アセトン等の有機溶媒や、水と有機溶媒との混合物が挙げられ、これら溶媒は界面活性剤を併用してもよい。 In the method according to the present embodiment, examples of the solvent for the suspension include organic solvents such as water, methanol, ethanol, and acetone, and mixtures of water and organic solvents. These solvents are used in combination with a surfactant. May be.
上記懸濁液の濃度は、特には限定されないが、例えば、1〜90質量%の範囲内とすることができる。 Although the density | concentration of the said suspension liquid is not specifically limited, For example, it can be in the range of 1-90 mass%.
塗布方法としては、スポイト等で単に添加するだけでもよいし、また、スピンコート法、スプレー法等の公知の方法を用いることができる。 As a coating method, it may be simply added with a dropper or the like, and a known method such as a spin coating method or a spray method can be used.
〔光照射工程〕
上記光照射工程は、懸濁液が塗布された上記光応答性材料に対して光を照射する工程である。言い換えれば、固体を含有する懸濁液を光応答性材料の表面に塗布し、懸濁液が乾燥するまでの間に光照射を行う工程である。[Light irradiation process]
The light irradiation step is a step of irradiating the photoresponsive material coated with the suspension with light. In other words, it is a process in which a suspension containing a solid is applied to the surface of the photoresponsive material and light irradiation is performed until the suspension is dried.
上記光照射の時間は、得ようとする構造の形状に合わせて適宜調整すればよい。また、光の照射方向も特には限定されず、光応答性材料の裏面(懸濁液が塗布されていない側)から光を照射してもよいし、懸濁液が塗布された側から光照射してもよい。 The light irradiation time may be appropriately adjusted according to the shape of the structure to be obtained. Also, the direction of light irradiation is not particularly limited, and light may be irradiated from the back surface (side where the suspension is not applied) of the photoresponsive material, or light may be applied from the side where the suspension is applied. It may be irradiated.
照射する光としては、光変形を起こす材料との組み合わせにおいてミスマッチングがない限り、伝搬光、近接場光、又はエバネッセント光等の任意の照射光を利用できる。 As the irradiation light, any irradiation light such as propagating light, near-field light, or evanescent light can be used as long as there is no mismatch in combination with a material that causes optical deformation.
伝搬光としては、自然光、レーザー光等を利用できる。伝搬光、近接場光、又はエバネッセント光として、その偏光特性を利用できる。 Natural light, laser light, or the like can be used as the propagating light. The polarization characteristics can be used as propagating light, near-field light, or evanescent light.
照射光の波長や光源は限定されないが、波長に関しては、光変形を起こす材料の吸収効率の高い波長が好ましい。上記固体が、例えば、紫外光(波長300〜400nm)により不活性化、劣化等の影響を受けるおそれがある場合には、照射光として可視光(波長400〜600nm)を用い、且つ可視光の照射により上記固体の光固定化が可能な光応答性材料を用いることが好ましい。また、尖頭出力の高いパルス光を使用することもできる。照射光の照射時間は、必要に応じて任意に設定すればよい。 The wavelength of the irradiation light and the light source are not limited, but regarding the wavelength, a wavelength having a high absorption efficiency of a material that causes optical deformation is preferable. When the solid is likely to be inactivated or deteriorated by ultraviolet light (wavelength 300 to 400 nm), for example, visible light (wavelength 400 to 600 nm) is used as irradiation light, and visible light It is preferable to use a photoresponsive material capable of light immobilization of the solid by irradiation. In addition, pulsed light having a high peak output can be used. What is necessary is just to set the irradiation time of irradiation light arbitrarily as needed.
〔懸濁液除去工程〕
光照射工程後に、上記光応答性材料から懸濁液を除去する工程である。当該工程により、本実施の形態に係る構造体が得られる。[Suspension removal step]
After the light irradiation step, the suspension is removed from the photoresponsive material. Through this process, the structure according to this embodiment is obtained.
上記光応答性材料から懸濁液を除去する具体的な方法としては、超音波洗浄や、懸濁液を構成する溶媒で洗い流す方法が挙げられる。 Specific methods for removing the suspension from the photoresponsive material include ultrasonic cleaning and a method of rinsing with a solvent constituting the suspension.
これにより、光照射前の光応答性材料の表面を基準面として、光照射後に、当該基準面より窪んだ凹部と、平坦部と、出っ張った凸部との両方が同時に形成された微細構造体が得られる。本実施の形態では、上記構造体において、凹部と平坦部と凸部とが同時に形成されるため、安定的に、低コストでより高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る構造体を製造することができる。 Thereby, with the surface of the photoresponsive material before the light irradiation as a reference surface, a fine structure in which both a concave portion, a flat portion, and a protruding convex portion that are recessed from the reference surface are formed simultaneously after the light irradiation. Is obtained. In the present embodiment, since the concave portion, the flat portion, and the convex portion are formed at the same time in the structure, the structure that can stably provide a low-cost, high-sensitivity localized surface plasmon resonance sensor. Can be manufactured.
〔コロナ放電処理工程〕
コロナ放電処理工程は、光応答性材料上の懸濁液を除去した後にコロナ放電処理を行う工程である。コロナ放電処理方法は一般的なコロナ放電処理方法を用いることができる(例えば、Optics Letters, Vol. 26, No. 1, January 1, 2001, “Diffraction efficiency increase by corona discharge in photoinduced surface relief gratings on an azo polymer film”参照)。また、所望の構造が得られるように、コロナ放電の強さ、処理時間を調節すればよい。[Corona discharge treatment process]
The corona discharge treatment step is a step of performing the corona discharge treatment after removing the suspension on the photoresponsive material. As a corona discharge treatment method, a general corona discharge treatment method can be used (for example, Optics Letters, Vol. 26, No. 1, January 1, 2001, “Diffraction efficiency increase by corona discharge in photoinduced surface relief gratings on an azo polymer film ”). Moreover, what is necessary is just to adjust the intensity | strength of a corona discharge and processing time so that a desired structure may be obtained.
コロナ放電処理工程自体は所望の構造を得るために、必要によりコロナ放電処理を行えばよく、コロナ放電処理をする必要がなければ行わなくてもよい。 The corona discharge treatment process itself may be performed if necessary to obtain a desired structure, and may not be performed if it is not necessary to perform the corona discharge treatment.
〔構造体の型の製造工程〕
構造体の型の製造工程とは、上記懸濁液除去工程により得られた構造体(以下、第一の構造体と記す)の表面に、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、硬化後剥離させる工程である。当該工程により、第一の構造体の型となる、第二の構造体が得られる。[Manufacturing process of structure mold]
The manufacturing process of the structure mold is to apply a thermosetting resin or a photocurable resin to the surface of the structure obtained by the suspension removing process (hereinafter referred to as the first structure), This is a step of peeling after curing. By this step, a second structure that is a mold of the first structure is obtained.
上記熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂としては、一般に用いられる樹脂を使用することができるが、熱硬化型樹脂については、光応答性材料のガラス転移温度より低い熱硬化温度を有するものを使用することが好ましい。 As the thermosetting resin or photocurable resin, commonly used resins can be used, but for the thermosetting resin, those having a thermosetting temperature lower than the glass transition temperature of the photoresponsive material are used. It is preferable to do.
〔型を用いた構造体の複製工程〕
型(第二の構造体)を用いた構造体の複製工程は、上記構造体の型(第二の構造体)の表面に、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、硬化後当該樹脂を剥離させる工程である。[Replication process of structure using mold]
In the process of replicating the structure using the mold (second structure), a thermosetting resin or a photocurable resin is applied to the surface of the structure mold (second structure), and after curing, the This is a step of peeling the resin.
具体的には、上記第二の構造体の表面に、紫外線硬化樹脂又は熱硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射又は熱をかけて硬化させた後、当該樹脂を剥離させることによって、光応答性材料表面に形成した形状とほぼ同じ形状を有する、本実施の形態に係る構造体(第三の構造体)を得ることができる。 Specifically, the surface of the second structure is coated with an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin, cured by irradiation with ultraviolet light or heat, and then the resin is peeled off to thereby respond to light. A structure (third structure) according to the present embodiment having substantially the same shape as that formed on the surface of the conductive material can be obtained.
尚、光応答性材料表面に形成した微細構造体と全く同じである場合のみならず、転写率の大小によって、得られる微細構造体の形状が異なる場合もあるが、凹部、平坦部、凸部の面内の配置パターンはほぼ同様になる。 It should be noted that the shape of the resulting fine structure may differ depending on the transfer rate, not only when it is exactly the same as the fine structure formed on the surface of the photoresponsive material. The arrangement pattern in the plane is substantially the same.
尚、上述の説明では、「構造体の型の製造工程」と、「型を用いた構造体の複製工程」とを含む場合について説明したが、これに限るものではない。これらの工程を行わずに、懸濁液塗布工程と、光照射工程とから構造体を作製してもよい。 In the above description, the case of including “a structure mold manufacturing process” and “a structure replication process using a mold” is described, but the present invention is not limited to this. Instead of performing these steps, a structure may be produced from the suspension application step and the light irradiation step.
但し、本実施形態のように、型を製造して、当該型により、光応答性材料表面に形成した構造体を複製する場合は、構造体を構成する材料が光応答性材料に限定されず、また容易に量産することができるため、特に効果が大きい。 However, when the mold is manufactured and the structure formed on the surface of the photoresponsive material is replicated by the mold as in this embodiment, the material constituting the structure is not limited to the photoresponsive material. Also, since it can be easily mass-produced, the effect is particularly great.
以上のように、本発明に係る構造体の製造方法では、懸濁液中の上記固体が、無機材料、金属材料、及び高分子材料からなる群から選択される少なくとも1つの材料からなることが好ましい。 As described above, in the method for producing a structure according to the present invention, the solid in the suspension may be made of at least one material selected from the group consisting of an inorganic material, a metal material, and a polymer material. preferable.
上記方法によれば、より簡便により高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供し得る構造体を製造することができる。 According to the above method, a structure capable of providing a localized surface plasmon resonance sensor with higher sensitivity and more easily can be manufactured.
(IV−II)第2の製造方法
本実施の形態に係る構造体の第2の製造方法は、(i)テンプレート配置工程と、(ii)光照射工程と、を含む。(IV-II) Second Manufacturing Method The second manufacturing method of the structure according to the present embodiment includes (i) a template placement step and (ii) a light irradiation step.
〔テンプレート配置工程〕
上記テンプレート配置工程は、光応答性材料上に、中間材料(光波長589nmにおける屈折率が1より大きな材料であり、テンプレート基板と光応答性材料との間を満たすものであればよい。例えば、水、アルコール類、有機溶媒、イオン性液体等)を塗布し、その上にテンプレート基板を置く工程である。[Template placement process]
The template placement step may be any material as long as it is an intermediate material (a material having a refractive index greater than 1 at a light wavelength of 589 nm and satisfying the space between the template substrate and the photoresponsive material on the photoresponsive material. Water, alcohols, organic solvents, ionic liquids, etc.) and a template substrate is placed thereon.
より具体的には、テンプレート配置工程は、光応答性材料上に、屈折率が1よりも大きい中間材料を塗布する工程と、少なくとも一方の表面に凹凸構造を有するテンプレート基板の凹凸面が、塗布された中間材料に面するように、当該テンプレート基板を光応答性材料上に置く工程とを含む。 More specifically, in the template placement step, the step of applying an intermediate material having a refractive index greater than 1 on the photoresponsive material and the uneven surface of the template substrate having an uneven structure on at least one surface are applied. Placing the template substrate on the photoresponsive material so as to face the intermediate material formed.
ここで、光応答性材料は「(I)構造体」にて例示したものと同じものを用いることができる。 Here, as the photoresponsive material, the same materials as those exemplified in “(I) Structure” can be used.
テンプレート基板は、表面に微細凹凸形状を有するものであれば特に限定はされない。 The template substrate is not particularly limited as long as it has a fine uneven shape on the surface.
〔光照射工程〕
上記光照射工程は、懸濁液が塗布された上記光応答性材料に対して光を照射する工程である。言い換えれば、中間材料を光応答性材料の表面に塗布し、その上からテンプレート基板を置いて光照射を行う工程である。[Light irradiation process]
The light irradiation step is a step of irradiating the photoresponsive material coated with the suspension with light. In other words, the intermediate material is applied to the surface of the photoresponsive material, and the template substrate is placed thereon to perform light irradiation.
上記光照射の時間は、得ようとする構造の形状に合わせて適宜調整すればよい。また、光の照射方向も特には限定されず、光応答性材料の裏面(懸濁液が塗布されていない側)から光を照射してもよいし、テンプレート基板側から光照射してもよい。 The light irradiation time may be appropriately adjusted according to the shape of the structure to be obtained. Also, the direction of light irradiation is not particularly limited, and light may be irradiated from the back surface (side where the suspension is not applied) of the photoresponsive material, or light may be irradiated from the template substrate side. .
照射する光としては、光変形を起こす材料との組み合わせにおいてミスマッチングがない限り、伝搬光、近接場光、又はエバネッセント光等の任意の照射光を利用できる。 As the irradiation light, any irradiation light such as propagating light, near-field light, or evanescent light can be used as long as there is no mismatch in combination with a material that causes optical deformation.
以上のように、本発明に係る構造体の製造方法では、上記テンプレート基板の少なくとも一方の表面の凹凸構造が、平均粒径が1nm以上100μm以下の範囲である固体からなることが好ましい。 As described above, in the method for producing a structure according to the present invention, it is preferable that the concavo-convex structure on at least one surface of the template substrate is made of a solid having an average particle diameter in the range of 1 nm to 100 μm.
また、本発明に係る構造体の製造方法では、上記固体の平均粒径が10nm以上1μm以下の範囲であることが好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of the structure which concerns on this invention, it is preferable that the average particle diameter of the said solid is the range of 10 nm or more and 1 micrometer or less.
更には、本発明に係る構造体の製造方法では、上記テンプレート基板の少なくとも一方の表面の凹凸構造が、シリコン基板のアルカリエッチングにより形成されてなることが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a structure according to the present invention, it is preferable that the concavo-convex structure on at least one surface of the template substrate is formed by alkali etching of a silicon substrate.
また、本発明に係る構造体の製造方法では、上記テンプレート基板の少なくとも一方の表面の凹凸構造が、シリコン基板の表面に金属ナノ粒子を塗布または生成させた後、アルカリおよび酸エッチングにより形成されてなることが好ましい。 In the structure manufacturing method according to the present invention, the concavo-convex structure on at least one surface of the template substrate is formed by applying or generating metal nanoparticles on the surface of the silicon substrate, followed by alkali and acid etching. It is preferable to become.
更には、本発明に係る構造体の製造方法では、上記テンプレート基板は、凹凸構造面の少なくとも一部を覆うように形成された金属層を有することが好ましい。 Furthermore, in the structure manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the template substrate has a metal layer formed so as to cover at least a part of the concavo-convex structure surface.
更には、本発明に係る構造体の製造方法では、上記光応答性材料は、アゾポリマー誘導体を含むことが好ましい。 Furthermore, in the method for producing a structure according to the present invention, the photoresponsive material preferably contains an azopolymer derivative.
また、本発明に係る構造体の製造方法では、上記光応答性材料は、アゾベンゼン基を主鎖及び/又は側鎖に有するアゾポリマー誘導体であることが好ましい。 In the method for producing a structure according to the present invention, the photoresponsive material is preferably an azopolymer derivative having an azobenzene group in the main chain and / or side chain.
更には、本発明に係る構造体は、上記本発明の何れか1つの製造方法により製造される構造体と言い換えることができる。ここで、上記構造体は、平坦部と、上記平坦部に対して窪んだ凹部と、上記平坦部に対して突出した凸部とを有し、上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起していることが好ましい。また、上記構造体の表面の少なくとも一部を覆うように形成された金属層を有することが好ましい。 Furthermore, the structure according to the present invention can be restated as a structure manufactured by any one of the manufacturing methods of the present invention. Here, the structure has a flat portion, a concave portion that is recessed with respect to the flat portion, and a convex portion that protrudes with respect to the flat portion, and the convex portion extends along an outer periphery of the concave portion. It is preferable that it protrudes continuously. Moreover, it is preferable to have a metal layer formed so as to cover at least part of the surface of the structure.
尚、従来、例えばレーザー光源からの光を照射して、光応答性材料に微細形状加工や光情報記録を行う光加工方法が知られている。また、伝搬光を利用する光学系が光の回折限界以下の領域では利用できないことから、近年、物質表面の光の波長よりも小さな領域に局在する近接場光を利用する方法も提案されている。 Conventionally, there has been known an optical processing method for performing fine shape processing or optical information recording on a photoresponsive material by irradiating light from, for example, a laser light source. In addition, since an optical system using propagating light cannot be used in a region below the diffraction limit of light, a method using near-field light localized in a region smaller than the wavelength of light on the surface of a material has recently been proposed. Yes.
光応答性材料に微細形状加工を施す技術として、特許文献2(日本国公開特許公報「特開2002−301699号公報」)、非特許文献1(Optics Communications,161,pp.6-12(1999))及び非特許文献2(J.Micrography,vol.202,Pt 1,April,pp.162-171(2000))には、アゾベンゼン誘導体を側鎖に有するアクリル系高分子化合物やエポキシ系高分子化合物、ウレタン系高分子化合物を用い、その薄膜表面にナノ微粒子を並べた後、光照射によりナノ微粒子近傍に誘起される近接場光を利用して光ナノ加工する技術が開示されている。当該従来技術では、光応答性材料薄膜上にはナノ微粒子のみ並んだ状態になっており、光照射時には液体等の成分は存在していない。 As a technique for performing micro-shape processing on a photoresponsive material, Patent Document 2 (Japanese Patent Publication “JP 2002-301699 A”), Non-Patent Document 1 (Optics Communications, 161, pp. 6-12 (1999) )) And Non-Patent Document 2 (J. Micrography, vol. 202, Pt 1, April, pp. 162-171 (2000)) include acrylic polymer compounds and epoxy polymers having an azobenzene derivative in the side chain. A technique is disclosed in which a nanoparticle is arranged on the surface of a thin film using a compound and a urethane-based polymer compound, and then optical nanomachining is performed using near-field light induced in the vicinity of the nanoparticle by light irradiation. In the prior art, only the nano-particles are arranged on the photoresponsive material thin film, and no component such as a liquid exists at the time of light irradiation.
また、従来技術では、並べたナノ微粒子と光応答性材料(例えば、アゾベンゼン誘導体を含有した、又はアゾベンゼン誘導体が結合した高分子材料等)との接点近傍のみが変形し、光照射前の光応答性材料の基準面に対して窪んだ(例えば、ゴルフボールのディンプルのような)形状にしか変形せず、また、その窪みの深さも、ナノ微粒子の直径の六分の一程度以下と非常に小さいものであった。更に、光応答性材料表面が窪んで変形することにより、ナノ微粒子が捕捉されてしまう部分が発生し、窪んだ部分のみを利用するためには超音波洗浄等の余計なプロセスが必要であった。加えて、超音波洗浄等の後処理によってナノ微粒子が全て除去できるわけではないため、窪んだ形状を利用するにあたり不純物が存在してしまうという不満があった。更に、従来技術では、窪んだ部分の深さを充分深くすることができないという不満があった。 In addition, in the prior art, only near the contact point between the arranged nanoparticles and the photoresponsive material (for example, a polymer material containing an azobenzene derivative or bonded with an azobenzene derivative) is deformed, and the optical response before light irradiation is changed. It is only deformed into a shape that is recessed (for example, like a dimple on a golf ball) with respect to the reference surface of the conductive material, and the depth of the recess is also about one-sixth or less of the diameter of the nanoparticle. It was small. Furthermore, when the surface of the photo-responsive material is depressed and deformed, a portion where the nanoparticles are captured is generated, and an extra process such as ultrasonic cleaning is required to use only the depressed portion. . In addition, since not all nanoparticles can be removed by post-treatment such as ultrasonic cleaning, there is a complaint that impurities are present when using the recessed shape. Furthermore, in the prior art, there is a complaint that the depth of the recessed portion cannot be made sufficiently deep.
また、光応答性材料の表面に粒子を並べる場合、最密充填構造は比較的形成させやすいものの、その他の周期構造(粒子以外のハニカムやスクウェア、線上といった周期構造)やランダム配列を表面全体に形成させることが困難であるという不満があった。 In addition, when particles are arranged on the surface of a photoresponsive material, the close-packed structure is relatively easy to form, but other periodic structures (periodic structures such as honeycombs, squares, and lines other than particles) and random arrangements are formed on the entire surface. There were complaints that it was difficult to form.
そこで本発明では、光応答性材料の表面に微細形状を形成させる方法において、簡便に、光応答性材料の表面に、凹部および凸部の同時形成、周期構造、球状以外のハニカムやスクウェアや線状等の構造体等を形成させる方法および、本方法により形成された構造体および当該構造体に金属を積層することにより製造される局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することが可能である。 Therefore, in the present invention, in the method of forming a fine shape on the surface of the photoresponsive material, the concave and convex portions are simultaneously formed on the surface of the photoresponsive material, the periodic structure, the honeycomb, the square or the wire other than the spherical shape. It is possible to provide a method of forming a structure such as a shape, a structure formed by this method, and a localized surface plasmon resonance sensor manufactured by laminating a metal on the structure.
(V)局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法
本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法は、本実施の形態に係る構造体の上述の製造方法により構造体を製造する工程と、当該構造体の表面に、金属を堆積させることにより、上記基板の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程とを含む。(V) Method for Manufacturing Localized Surface Plasmon Resonance Sensor Chip A manufacturing method for a localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment is structured by the above-described manufacturing method of the structure according to the present embodiment. And a step of forming a metal layer having a shape reflecting the shape of the substrate by depositing a metal on the surface of the structure.
〔構造体を製造する工程〕
構造体を製造する工程は、「(IV)構造体の製造方法」で記載した方法により構造体を製造する工程である。[Process of manufacturing structure]
The process of manufacturing the structure is a process of manufacturing the structure by the method described in “(IV) Manufacturing method of structure”.
〔金属層を形成する工程〕
金属層を形成する工程とは、構造体の表面に、金属を堆積させることにより、上記基板の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程である。[Step of forming metal layer]
The step of forming a metal layer is a step of forming a metal layer having a shape reflecting the shape of the substrate by depositing metal on the surface of the structure.
金属層の形成は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の公知の方法により行うことができる。 Formation of a metal layer can be performed by well-known methods, such as sputtering method and a vapor deposition method, for example.
尚、スパッタリングや蒸着により堆積させる金属層の厚みが薄い場合には、センサ用チップの表面全面に金属層が堆積しない場合も起こり得るが、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、そのような場合でも局在型表面プラズモン共鳴現象は誘起される。 If the metal layer deposited by sputtering or vapor deposition is thin, the metal layer may not be deposited on the entire surface of the sensor chip. However, for the localized surface plasmon resonance sensor according to the present embodiment, Even in such a case, the localized surface plasmon resonance phenomenon is induced in the chip.
〔局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法の例〕
以下、図4により、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法の一例について詳細に説明する。[Example of manufacturing method for localized surface plasmon resonance sensor chip]
Hereinafter, an example of a method for manufacturing a localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
まず、透明基板46の上にスピンコータ等によって光応答性材料を塗布して、光応答性材料からなる層(光応答性材料層)48を形成する(図4の(a)参照)。 First, a photoresponsive material is applied onto the transparent substrate 46 by a spin coater or the like to form a layer (photoresponsive material layer) 48 made of a photoresponsive material (see FIG. 4A).
次に、固体47を溶媒に懸濁させた懸濁液を、光応答性材料層48上に滴下する(図4の(b)参照)。所定の光を透明基板46側から照射した後(図4の(c)参照)、懸濁液を除去し、光応答性材料層48を自然乾燥させて、フジツボ体を有する基板49を作製する(図4の(d)参照)。 Next, a suspension obtained by suspending the solid 47 in a solvent is dropped on the photoresponsive material layer 48 (see FIG. 4B). After irradiating predetermined light from the transparent substrate 46 side (see FIG. 4C), the suspension is removed and the photoresponsive material layer 48 is naturally dried to produce a substrate 49 having a barnacle body. (See (d) in FIG. 4).
次いで、基板49の上に熱硬化性樹脂を滴下し、熱風オーブン中に放置し、硬化後、剥離させてフジツボ体の逆転写形状を有する熱硬化性樹脂基板50を作製する(図4の(e)参照)。そして、紫外線硬化樹脂を熱硬化性樹脂基板50上に滴下し、光硬化後に剥離させてフジツボ体を有する透明基板51を作製する。 Next, a thermosetting resin is dropped onto the substrate 49, left in a hot-air oven, cured, and then peeled off to produce a thermosetting resin substrate 50 having a reverse transfer shape of a barnacle (FIG. 4 ( e)). Then, an ultraviolet curable resin is dropped on the thermosetting resin substrate 50 and is peeled off after photocuring to produce a transparent substrate 51 having a barnacle body.
このようにして得られたフジツボ体を有する透明基板51の表面に、スパッタリングによってAu、Ag等の金属を堆積させてフジツボ様の形状を反映するように金属層52を成膜し、図4の(f)のようなセンサ用チップ53の基板部分を得ることができる。 A metal layer 52 is formed on the surface of the transparent substrate 51 having the barnacle body thus obtained by depositing a metal such as Au or Ag by sputtering so as to reflect the barnacle-like shape. A substrate portion of the sensor chip 53 as shown in (f) can be obtained.
尚、フジツボ体を有する透明基板51の表面と金属層52との密着性が不十分である場合には、フジツボ体を有する透明基板51と金属層52との間にTi、Cr等の密着層を設けてもよい。 When the adhesion between the surface of the transparent substrate 51 having the barnacle body and the metal layer 52 is insufficient, an adhesion layer such as Ti or Cr is formed between the transparent substrate 51 having the barnacle body and the metal layer 52. May be provided.
また、反射光の光量を十分得るためには、金属層52の厚さは10nm以上であることが望ましい。但し、金属層52があまり厚いと、コストや作製スループットが良くないため、現実的には10〜100nm程度の膜厚が望ましい。 In order to obtain a sufficient amount of reflected light, the thickness of the metal layer 52 is preferably 10 nm or more. However, if the metal layer 52 is too thick, the cost and the production throughput are not good, so a film thickness of about 10 to 100 nm is practically desirable.
以上のように、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法では、一旦製造された光応答性材料上の凸部及び凹部を含む構造体に、熱又は光硬化樹脂を塗布し、硬化後に剥離させることで容易に構造体の型となる構造体を大量に生産することができる。 As described above, in the manufacturing method of the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the structure including the convex portions and the concave portions on the photoresponsive material once manufactured is subjected to heat or photo-curing resin. The structure which becomes the mold of the structure can be easily produced in large quantities by applying and peeling after curing.
そして、得られた型となる構造体に、更に熱又は光硬化性樹脂を塗布し、剥離させることで光応答性材料上の表面形状と同じ形状を有する構造体を得ることができる。 And the structure which has the same shape as the surface shape on a photoresponsive material can be obtained by further apply | coating a heat or photocurable resin to the structure used as the type | mold, and making it peel.
また、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法では、大掛かりな装置は必要ないため、設備投資額が殆どかからず、量産性に優れているため、高精度のセンサ用チップを低コストで生産することができる。 Further, in the manufacturing method of the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, since a large-scale device is not necessary, the capital investment is hardly required and the mass productivity is excellent. Sensor chips can be produced at low cost.
尚、上述の説明では、光応答性材料を塗布する基板として透明基板46を用いた場合について説明したが、これに限るものではない。光を光応答性材料側に照射する場合には、透光性のない基板を用いることもできる。 In the above description, the case where the transparent substrate 46 is used as the substrate to which the photoresponsive material is applied has been described. However, the present invention is not limited to this. In the case of irradiating the light-responsive material side with a light, a non-light-transmitting substrate can be used.
また、上述の説明では、最終的に得られる局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの基板として透明基板51を用いているが、これに限るものではない。局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップで透過率を測定しない場合には、透光性のない基板を用いることもできる。 In the above description, the transparent substrate 51 is used as the substrate of the finally obtained localized surface plasmon resonance sensor chip. However, the present invention is not limited to this. In the case where the transmittance is not measured by the localized surface plasmon resonance sensor chip, a non-light-transmitting substrate can be used.
更には、上述の説明では、熱硬化性樹脂を用いて構造体の型を作製し、その後、当該型に紫外線硬化性樹脂を塗布して最終的な局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの基板を作製する場合について説明したが、これに限るものではない。 Furthermore, in the above description, a mold of a structure is manufactured using a thermosetting resin, and then an ultraviolet curable resin is applied to the mold, and the final localized surface plasmon resonance sensor chip substrate is formed. However, the present invention is not limited to this.
紫外線硬化性樹脂等の光硬化性樹脂を用いて構造体の型を作製し、その後、当該型に熱硬化性樹脂を塗布して最終的な局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの基板を作製してもよいし、どちらも紫外線硬化性樹脂等の光硬化性樹脂を用いてもよいし、どちらも熱硬化性樹脂を用いてもよい。 Fabricate the mold of the structure using a photo-curing resin such as UV curable resin, and then apply the thermosetting resin to the mold to produce the final localized surface plasmon resonance sensor chip substrate In either case, a photo-curing resin such as an ultraviolet curable resin may be used, or a thermosetting resin may be used for both.
尚、これまでの局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップでは、金属ナノ構造(金属微粒子)が断続的(島状)に存在しているため、効率的に製造することが難しかった。 In the conventional localized surface plasmon resonance sensor chip, metal nanostructures (metal fine particles) are present intermittently (island-like), and thus it has been difficult to manufacture efficiently.
これに対し、本実施の形態に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法では、金属層を連続的に形成することができるので、効率的に製造することができる。つまり、光応答性材料上に微小物体が分散した懸濁液を滴下し、光異性化と物質移動とが誘起される波長の光を照射する等で得られる、平坦部、凸部及び凹部を含む形状を設けた基板の上に蒸着、スパッタ等のプロセスで金属膜を形成することで、平坦部、凸部及び凹部を含む形状を効率的に形成することができる。 On the other hand, in the manufacturing method of the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present embodiment, the metal layer can be formed continuously, so that it can be manufactured efficiently. That is, a flat portion, a convex portion, and a concave portion obtained by dropping a suspension in which a micro object is dispersed on a photoresponsive material and irradiating light with a wavelength that induces photoisomerization and mass transfer are formed. By forming a metal film on a substrate provided with a shape by a process such as vapor deposition or sputtering, a shape including a flat portion, a convex portion, and a concave portion can be efficiently formed.
また、近年、サブミクロンから数10ナノメーターサイズの微小な凹部又は凸部を形成する方法としてナノインプリント法がよく使用されている。しかしながら、ナノインプリント法では、スタンパやインプリント装置が必要であり、量産性に優れているとは言え、初期設備投資額が高いためローコストで生産できるとは言えない。また、スタンパには凹部又は凸部のどちらか一方のみが形成されており、凸部及び凹部の両方を並存させたスタンパの製作は難しく、ナノインプリント法では複雑な形状を生産することは困難である。 In recent years, the nanoimprint method is often used as a method for forming minute concave portions or convex portions having a size from submicron to several tens of nanometers. However, the nanoimprint method requires a stamper and an imprint apparatus, and although it is excellent in mass productivity, it cannot be said that it can be produced at low cost because the initial capital investment is high. In addition, only one of the concave portion or the convex portion is formed in the stamper, and it is difficult to produce a stamper in which both the convex portion and the concave portion coexist, and it is difficult to produce a complicated shape by the nanoimprint method. .
尚、局在型表面プラズモン共鳴センサは、上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを用いて公知の方法により製造することができる。 The localized surface plasmon resonance sensor can be manufactured by a known method using the above localized surface plasmon resonance sensor chip.
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example.
〔実施例1:構造体の製造〕
光応答性材料として、以下に示す構造[Example 1: Production of structure]
The structure shown below as a photoresponsive material
照射後、懸濁液を除去し、光照射後のアゾポリマー薄膜を水中で超音波洗浄後に、表面をAFMで観察した。その結果を図5に示す。得られた構造体におけるフジツボ体は、口径(凸部の頂点が成す形状の直径)が55nm、深さ(フジツボ体の凸部の高さ及び凹部の深さの和)が130nm、口径と深さとの比は0.42であった。 After the irradiation, the suspension was removed, and the azo polymer thin film after the light irradiation was subjected to ultrasonic cleaning in water, and then the surface was observed with AFM. The result is shown in FIG. The barnacle body in the obtained structure has a diameter (the diameter of the shape formed by the apex of the convex part) of 55 nm, a depth (the sum of the height of the convex part of the barnacle body and the depth of the concave part) of 130 nm, the diameter and the depth. The ratio was 0.42.
〔実施例2:構造体の製造〕
透明基板上にスピンコータによって、光応答性材料である実施例1で用いた物と同じアゾポリマー誘導体PMPD43を50nmの厚みで塗布しアゾポリマー誘導体薄膜を形成した。次に、一次粒子径220nmのシリカナノ粒子(コロイダルシリカ)(商品名:「PL−20」、扶桑化学社製)を水に0.1質量%懸濁させた懸濁液を、アゾポリマー誘導体薄膜上に滴下した。[Example 2: Production of structure]
The same azopolymer derivative PMPD43 as that used in Example 1, which is a photoresponsive material, was applied to a transparent substrate with a thickness of 50 nm by a spin coater to form an azopolymer derivative thin film. Next, a suspension obtained by suspending 0.1% by mass of silica nanoparticles having a primary particle size of 220 nm (colloidal silica) (trade name: “PL-20”, manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd.) in water is prepared on the azo polymer derivative thin film. It was dripped.
その後、波長470nmの光(強度:80mW/cm2)を透明基板側から20分照射した後、懸濁液を除去し、アゾポリマー誘導体薄膜を自然乾燥させて、アゾポリマー誘導体上においてフジツボ体を有する基板を得た。Thereafter, light having a wavelength of 470 nm (intensity: 80 mW / cm 2 ) is irradiated from the transparent substrate side for 20 minutes, the suspension is removed, the azopolymer derivative thin film is naturally dried, and the substrate having the barnacle body on the azopolymer derivative Got.
次いで、熱硬化性樹脂としてシリコーン樹脂(商品名:「ELASTOSIL M8520」、ワッカー旭化成シリコーン社製、熱硬化温度:100℃、空気雰囲気下)を用いて、基板の上に熱硬化型シリコーン樹脂を滴下し、100℃で30分熱風オーブン中に放置し、硬化後、剥離させてフジツボ体を含む形状の逆転写形状を有するシリコーン樹脂基板を得た。更に、紫外線硬化樹脂をシリコーン樹脂基板上に滴下し、光硬化後に剥離させてフジツボ体を有する透明基板を得た。 Next, using a silicone resin (trade name: “ELASTOSIL M8520”, manufactured by Wacker Asahi Kasei Silicone Co., Ltd., thermosetting temperature: 100 ° C., in an air atmosphere) as a thermosetting resin, a thermosetting silicone resin is dropped onto the substrate. Then, it was left in a hot air oven at 100 ° C. for 30 minutes, cured and peeled to obtain a silicone resin substrate having a reverse transfer shape including a barnacle body. Further, an ultraviolet curable resin was dropped on the silicone resin substrate, and was peeled after photocuring to obtain a transparent substrate having a barnacle body.
このようにして作製した透明基板の表面構造をAFMにより確認した。その結果、実施例1と同様にフジツボ体が形成しており、フジツボ体の口径(凸部の頂点が成す形状の直径)は50nm、深さ(フジツボ体の凸部の高さ及び凹部の深さの和)は100nmであった。また、フジツボ体の平坦部に対する深さB、及び凸部の上記平坦部に対する高さAは何れも50nmであった。 The surface structure of the transparent substrate thus produced was confirmed by AFM. As a result, a barnacle body was formed in the same manner as in Example 1. The diameter of the barnacle body (the diameter of the shape formed by the apex of the convex portion) was 50 nm, and the depth (the height of the convex portion of the barnacle body and the depth of the concave portion). Sum) was 100 nm. The depth B of the barnacle body with respect to the flat portion and the height A of the convex portion with respect to the flat portion were both 50 nm.
〔参考例1:シミュレーション結果〕
図6に局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおける、電界集中の強度のシミュレーション結果に用いた構造の概略構成を示す断面図を示す。(a)は一次元溝構造(グレーティング構造)を示し、(b)は本発明に係る構造を示す。[Reference Example 1: Simulation results]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the structure used for the simulation result of the intensity of electric field concentration in the localized surface plasmon resonance sensor chip. (A) shows a one-dimensional groove structure (grating structure), and (b) shows a structure according to the present invention.
本参考例における、シミュレーションは、FDTD(Finite Difference Time Domain)法により、550nmの光を照射した条件により行った。 The simulation in this reference example was performed under the condition of irradiating 550 nm light by FDTD (Finite Difference Time Domain) method.
参考として用いた上記一次元溝構造は、図6の(a)に示すように、幅120nm、底面の幅100nmのPMMA基板上に、厚さ40nmの金からなる金属層を設けて、構造体の深さが100nmである構造である。 As shown in FIG. 6A, the one-dimensional groove structure used as a reference has a structure in which a metal layer made of gold having a thickness of 40 nm is provided on a PMMA substrate having a width of 120 nm and a bottom width of 100 nm. This is a structure having a depth of 100 nm.
一方、本発明に係る上記構造では、図6の(b)に示すように、フジツボ体の深さが80nm、フジツボ体における凸部の頂点が成す形状の直径が120nmとなるように、PMMA基板上に厚さ40nmの金からなる金属層を設けた構造である。 On the other hand, in the structure according to the present invention, as shown in FIG. 6B, the PMMA substrate has a depth of the barnacle body of 80 nm and a diameter formed by the apex of the convex portion of the barnacle body is 120 nm. In this structure, a metal layer made of gold having a thickness of 40 nm is provided.
図7に、本発明に係る局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップを用いた場合のシミュレーション結果を示し、(a)一次元溝構造のシミュレーション結果を示し、(b)は、本発明に係る構造のシミュレーション結果を示す。 FIG. 7 shows a simulation result when using the localized surface plasmon resonance sensor chip according to the present invention, (a) a simulation result of a one-dimensional groove structure, and (b) a structure according to the present invention. The simulation results are shown.
上記シミュレーションの結果、本発明に係る構造では、中央強度が2.5、エッジ強度が6.04であり、一次元溝構造では、中央強度が1.7、エッジ強度が4.25となった。 As a result of the simulation, in the structure according to the present invention, the central strength is 2.5 and the edge strength is 6.04, and in the one-dimensional groove structure, the central strength is 1.7 and the edge strength is 4.25. .
このため、本発明に係る構造では、一次元溝構造のシミュレーション結果に比べて、電界集中の強度が大きくなっており、より強い局在型表面プラズモン共鳴が発生することが確認できた。よって、本発明に係る構造では、より高感度の局在型表面プラズモン共鳴センサを提供することができることが確認できた。 For this reason, in the structure according to the present invention, it was confirmed that the strength of the electric field concentration was larger than that in the simulation result of the one-dimensional groove structure, and stronger localized surface plasmon resonance was generated. Therefore, it was confirmed that the structure according to the present invention can provide a highly sensitive localized surface plasmon resonance sensor.
〔実施例3:構造体の製造〕
光応答性材料として、以下に示す構造[Example 3: Production of structure]
The structure shown below as a photoresponsive material
照射後、懸濁液を除去し、光照射後のアゾポリマー薄膜を水中で超音波洗浄後に、表面をAFMで観察した。その結果を図11に示す。 After the irradiation, the suspension was removed, and the azo polymer thin film after the light irradiation was subjected to ultrasonic cleaning in water, and then the surface was observed with AFM. The result is shown in FIG.
得られた構造体におけるフジツボ体は、口径(凸部の頂点が成す形状の直径)が550nm、深さ(フジツボ体の凸部の高さ及び凹部の深さの和)が150nm、口径と深さとの比は0.27であった。また、フジツボ体の密度は25個/100μm2であった。The barnacle body in the obtained structure has a diameter (diameter of the shape formed by the apex of the convex part) of 550 nm, a depth (the sum of the height of the convex part of the barnacle body and the depth of the concave part) of 150 nm, the diameter and the depth. The ratio was 0.27. The density of the barnacle body was 25/100 μm 2 .
当該構造体の表面に、真空蒸着法により金を100nm蒸着させ、局在表面プラズモン共鳴チップ(以下、LSPRチップ)を作製した。LSPRチップに対して、白色光を照射して測定した透過スペクトルを図12に示す。図12に示すように、局在表面プラズモン共鳴による吸収ピークが観察され、ピーク波長が760nm付近にあるLSPRチップが得られたことを確認した。 Gold was deposited to a thickness of 100 nm on the surface of the structure by a vacuum deposition method, and a localized surface plasmon resonance chip (hereinafter referred to as LSPR chip) was produced. A transmission spectrum measured by irradiating the LSPR chip with white light is shown in FIG. As shown in FIG. 12, an absorption peak due to localized surface plasmon resonance was observed, and it was confirmed that an LSPR chip having a peak wavelength near 760 nm was obtained.
次に、以下に示す構造 Next, the structure shown below
当該表面修飾LSPRチップの表面に白色光を照射し、透過スペクトルを測定したところ、吸収ピークは772nmであった。 When the surface of the surface modified LSPR chip was irradiated with white light and the transmission spectrum was measured, the absorption peak was 772 nm.
更に、ストレプトアビジンを100ng/mLの濃度となるように調整したリン酸緩衝溶液(pH8.0)を上記表面修飾LSPRチップ表面に滴下して乾燥させた後、白色光を照射して透過スペクトルを得たところ、吸収ピークは780nmとなり、ストレプトアビジンを検出することができ、高感度なバイオセンサとして機能することがわかった。 Further, a phosphate buffer solution (pH 8.0) prepared by adjusting streptavidin to a concentration of 100 ng / mL is dropped on the surface of the surface-modified LSPR chip, dried, and then irradiated with white light to obtain a transmission spectrum. As a result, the absorption peak was 780 nm, and it was found that streptavidin could be detected and functioned as a highly sensitive biosensor.
〔実施例4:構造体の製造〕
(テンプレート基板の製造)
一次粒子径70nmのシリカナノ粒子(コロイダルシリカ)(商品名:「PL−7」、扶桑化学社製)0.1gをトルエン10ccに分散させたのち、ポリスチレン(日本ポリスチレン株式会社製、G690N)0.1gを溶解させた溶液をガラス基板上に滴下し、スピンコート法により薄膜を形成することによりテンプレート基板を製造した。尚、テンプレート基板を模式的に示した側面図を図13に示す。[Example 4: Production of structure]
(Manufacture of template substrate)
After dispersing 0.1 g of silica nanoparticles (colloidal silica) having a primary particle diameter of 70 nm (trade name: “PL-7”, manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd.) in 10 cc of toluene, polystyrene (G690N manufactured by Nippon Polystyrene Co., Ltd.) A solution in which 1 g was dissolved was dropped onto a glass substrate, and a template substrate was produced by forming a thin film by spin coating. A side view schematically showing the template substrate is shown in FIG.
(構造体の製造)
光応答性材料として、上述したPMPD43を用い、当該アゾポリマーの薄膜(厚み50nm)をスピンコート法でガラス基板上に形成した。当該アゾポリマー薄膜上に1ccの純水を滴下後、その上から上記テンプレート基板の粒子固定化面を置いた後、波長470nmの光を100mW/cm2の強度で10分間照射した。(Manufacture of structure)
As the photoresponsive material, the above-mentioned PMPD43 was used, and a thin film (thickness 50 nm) of the azo polymer was formed on a glass substrate by spin coating. After dropping 1 cc of pure water on the azopolymer thin film and placing the particle-immobilized surface of the template substrate thereon, light having a wavelength of 470 nm was irradiated for 10 minutes at an intensity of 100 mW / cm 2 .
照射後、テンプレート基板と純水を除去し、光照射後のアゾポリマー薄膜の表面をAFMで観察した。その結果を図14に示す。得られた構造体はフジツボ状の構造体であり、口径(凸部の頂点が成す形状の直径)が400nm、深さ(フジツボ体の凸部の高さ及び凹部の深さの和)が140nmであった。また、フジツボ体の密度は10個/100μm2であった。After irradiation, the template substrate and pure water were removed, and the surface of the azopolymer thin film after light irradiation was observed with AFM. The result is shown in FIG. The obtained structure is a barnacle-like structure, the diameter (diameter of the shape formed by the apex of the convex portion) is 400 nm, and the depth (the sum of the height of the convex portion and the depth of the concave portion of the barnacle) is 140 nm. Met. The density of the barnacle body was 10/100 μm 2 .
当該構造体の表面に、真空蒸着法により金を100nm蒸着させたところ、外観は赤紫色をしていた。 When gold was deposited to a thickness of 100 nm on the surface of the structure by a vacuum deposition method, the appearance was reddish purple.
〔比較例1〕
比較例として、表面に凹凸のない表面平滑なスライドガラスをテンプレート基板に用いて、実施例4と同様に光照射したところ、光照射前後で、光応答性材料表面には何も変化がなかった。[Comparative Example 1]
As a comparative example, using a smooth glass slide with no irregularities on the surface as a template substrate and irradiating light in the same manner as in Example 4, there was no change in the surface of the photoresponsive material before and after the light irradiation. .
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明の構造体は、平坦部と上記凹部と上記凸部とを有している。このため、局在型表面プラズモン共鳴センサ用基板等の用途に好適に用いることができる。 The structure of this invention has a flat part, the said recessed part, and the said convex part. For this reason, it can use suitably for uses, such as a substrate for localized type surface plasmon resonance sensors.
1 テンプレート基板表面の粒子(シリカナノ粒子)
2 ガラス基板
18 局在型表面プラズモン共鳴センサ
19 基板
20 金属層
21 直線偏光
22 電界
24 局在型表面プラズモン共鳴センサ
25 光源
26 コリメータレンズ
27 コリメータ板
28 ビームスプリッタ
29 分光器
30 局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ
31 データ処理装置
32 測定領域
33 光検出器
34 局在型表面プラズモン共鳴センサ
45 フジツボ体
46 透明基板(基板)
47 固体
48 光応答性材料層
49 フジツボ体を有する基板(構造体、第一の構造体)
50 熱硬化性樹脂基板(構造体の型、第二の構造体)
51 透明基板(第三の構造体)
52 金属層
53 センサ用チップ
54 懸濁液1 Particles on the template substrate surface (silica nanoparticles)
2 Glass substrate 18 Localized surface plasmon resonance sensor 19 Substrate 20 Metal layer 21 Linearly polarized light 22 Electric field 24 Localized surface plasmon resonance sensor 25 Light source 26 Collimator lens 27 Collimator plate 28 Beam splitter 29 Spectroscope 30 Localized surface plasmon resonance Sensor chip 31 Data processing device 32 Measurement region 33 Photo detector 34 Localized surface plasmon resonance sensor 45 Barnacle body 46 Transparent substrate (substrate)
47 Solid 48 Photoresponsive material layer 49 Substrate having barnacle body (structure, first structure)
50 Thermosetting resin substrate (structure type, second structure)
51 Transparent substrate (third structure)
52 Metal layer 53 Sensor chip 54 Suspension
Claims (32)
上記金属層の表面には、
平坦部と、
上記平坦部に対して窪んだ凹部と、
上記平坦部に対して突出した凸部と、
が形成されており、
上記凸部は、上記凹部の外周に沿って連続的に突起しており、
上記凹部の外周に沿って連続的に突起した上記凸部の頂点が成す形状の直径が5nm以上1,000nm以下の範囲内であることを特徴とする局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。 A substrate and a metal layer formed so as to cover at least part of the surface of the substrate;
On the surface of the metal layer,
A flat part,
A recess recessed with respect to the flat portion;
A convex portion protruding relative to the flat portion;
Is formed,
The convex portion protrudes continuously along the outer periphery of the concave portion,
A localized surface plasmon resonance sensor chip characterized in that the diameter of the shape formed by the apexes of the convex portions continuously projecting along the outer periphery of the concave portion is in the range of 5 nm to 1,000 nm.
平坦部と、
上記平坦部に対して窪んだ凹部と、
上記凹部の外周に沿って、上記平坦部に対して連続的に突起した凸部と、
が形成されており、
上記金属層の形状は、上記基板表面形状にならって形成されていることを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップ。 On the surface of the substrate in contact with the metal layer,
A flat part,
A recess recessed with respect to the flat portion;
A convex portion that continuously protrudes from the flat portion along the outer periphery of the concave portion;
Is formed,
5. The localized surface plasmon resonance sensor chip according to claim 1 , wherein a shape of the metal layer is formed in accordance with a shape of the surface of the substrate.
上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップに光を照射する光源と、
上記局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップにおいて反射若しくは透過した光を受光する光検出器と、
を備えたことを特徴とする局在型表面プラズモン共鳴センサ。 A localized surface plasmon resonance sensor chip according to any one of claims 1 to 9 ,
A light source for irradiating light to the localized surface plasmon resonance sensor chip;
A photodetector for receiving light reflected or transmitted by the localized surface plasmon resonance sensor chip;
A localized surface plasmon resonance sensor comprising:
懸濁液が塗布された上記光応答性材料に対して光を照射する光照射工程と、
を含むことを特徴とする、構造体の製造方法により製造される構造体であり、
上記構造体の表面の少なくとも一部を覆うように形成された金属層を有することを特徴とする構造体。 A suspension application step of applying a suspension in which a solid having an average diameter of 1 nm to 100 μm is dispersed on the photoresponsive material;
A light irradiation step of irradiating light to the photoresponsive material coated with the suspension;
It is a structure manufactured by the manufacturing method of a structure characterized by including ,
A structure having a metal layer formed so as to cover at least a part of the surface of the structure .
少なくとも一方の表面に凹凸構造を有するテンプレート基板の凹凸面が、塗布された中間材料に面するように、当該テンプレート基板を光応答性材料上に塗布された中間材料の上に置く工程と、
中間材料を挟んでテンプレート基板を置いた上記光応答性材料に対して光を照射する光照射工程と、
を含むことを特徴とする、構造体の製造方法により製造される構造体であり、
上記構造体の表面の少なくとも一部を覆うように形成された金属層を有することを特徴とする構造体。 Applying an intermediate material having a refractive index greater than 1 on the photoresponsive material;
Placing the template substrate on the intermediate material applied on the photoresponsive material so that the uneven surface of the template substrate having an uneven structure on at least one surface faces the applied intermediate material;
A light irradiation step of irradiating light to the photoresponsive material on which the template substrate is placed with an intermediate material interposed therebetween;
It is a structure manufactured by the manufacturing method of a structure characterized by including ,
A structure having a metal layer formed so as to cover at least a part of the surface of the structure .
上記構造体の表面に、金属を堆積させることにより、上記構造体の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法。 A suspension applying step of applying a suspension in which a solid having an average diameter of 1 nm to 100 μm is dispersed on the photoresponsive material, and the photoresponsive material to which the suspension is applied A step of manufacturing a structure by a method of manufacturing a structure including a light irradiation step of irradiating light ,
Forming a metal layer having a shape reflecting the shape of the structure by depositing metal on the surface of the structure;
A method for manufacturing a chip for a localized surface plasmon resonance sensor, comprising:
上記構造体の表面に、金属を堆積させることにより、上記構造体の形状が反映された形状を有する金属層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、局在型表面プラズモン共鳴センサ用チップの製造方法。 A step of applying an intermediate material having a refractive index greater than 1 on the photoresponsive material, and the uneven surface of the template substrate having an uneven structure on at least one surface thereof, facing the applied intermediate material A step of placing the template substrate on the intermediate material applied on the photoresponsive material, and a light irradiation step of irradiating the photoresponsive material with the template substrate sandwiched between the intermediate materials. A step of manufacturing the structure by the method of manufacturing the structure,
Forming a metal layer having a shape reflecting the shape of the structure by depositing metal on the surface of the structure;
A method for manufacturing a chip for a localized surface plasmon resonance sensor, comprising:
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