東京ドーム10個分の水に目薬1滴落としたくらいの濃度の物質を検出する手法の開発に成功

2020年8月21日

理化学研究所

アトモーラーセンシングを実現
－東京ドーム10個分の水から目薬1滴分の物質を検出－

理化学研究所（理研）光量子工学研究センター先端レーザー加工研究チームの杉岡幸次チームリーダー、白石（バイ・シ）基礎科学特別研究員らの研究チームは、
表面増強ラマン散乱（SERS）[1]分析の新しい手法である「液界面支援SERS分光法」を開発し、濃度10アトモーラー[2]（aM、1aMは100京分の1［10-18］モーラー）
以下の超微量物質の検出に成功しました。
これは東京ドーム10個分の水に、目薬1滴分の液体を滴下した濃度に相当します。

本研究成果は、超高感度で迅速な物質分析、病理診断、環境測定、食品安全管理などを実現させ、COVID-19などのウイルス感染検査への応用も期待できます。

今回、研究チームは、これまでに開発した3次元マイクロ流体SERSチップを用い、従来の手法に比べてラマン散乱増強度[3]を6桁向上する新しい手法を提案しました。
まず、作製したチップに染料のローダミン6G[4]溶液を導入し、流体チャネル内に形成されたSERS基板にラマン分光用のレーザーを集光照射することで、
SERS測定を行います。
測定開始時は、SERS基板全体が液体試料に覆われているため、従来のSERS測定（ラマン散乱増強度7.3×108倍）が行えます。
時間経過に伴い液体試料の蒸発が進むと、レーザー光が照射されている領域に、液体と空気の界面が形成されます。
この状態でSERS分析を行うと、急激にラマン信号が増大し、1.5×1014倍のラマン散乱増強度が得られました（液界面支援SERS: LI-SERS）。
その結果、濃度10-17M（10aM）のローダミン分子の検出に成功しました。

本研究は、科学雑誌『ACS Applied Materials & Interfaces』に近日掲載予定です。

https://www.riken.jp/press/2020/20200821_3/index.html

発表者
理化学研究所
光量子工学研究センター 先端レーザー加工研究チーム
チームリーダー 杉岡 幸次（すぎおか こうじ）
基礎科学特別研究員 白 石（バイ・シ）

杉岡 幸次

白 石