(57)【要約】      （修正有）【課題】貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグを簡便に検知する、小型で安価なナノタグ検知器を提供する。【解決手段】ナノタグ（Ｂ）からの表面増強ラマン散乱のスペクトルに現れるひとつまたはそれ以上の特定波長１３を通過させるひとつまたはそれ以上のバンドパスフィルター（Ｃ１）と、ひとつまたはそれ以上の測光素子（Ｄ１）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグからの表面増強ラマン散乱のスペクトルに現れるひとつまたはそれ以上の特定波長を通過させるひとつまたはそれ以上のバンドパスフィルターと、ひとつまたはそれ以上の測光素子を備えたナノタグ検知器。
【請求項２】
特定波長が、表面増強ラマン散乱を出現させる光源の波長と、ナノタグからの表面増強ラマン散乱のスペクトルから、次の関係式によって選ばれる波長であることを特徴とする請求項１に記載のナノタグ検知器。
X =1/(1/L−Y/10000000)
X [nm]は特定波長、L [nm]は用いる光源の波長である。
Y [1/cm]はナノタグの発する表面増強ラマン散乱スペクトルのラマンシフトである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグを簡便に検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の波長よりも小さな貴金属ナノ粒子には、粒子の形状、凝集状態、周辺の誘電率等に依存して光と強く相互作用する現象が知られている。大英博物館に所蔵のLycurgusコップの色調は、金ナノ粒子および銀ナノ粒子の局在プラズモン共鳴によるものである。
【０００３】
特許文献１には、この局在プラズモン共鳴を利用したナノタグの例が記載されている。特許文献１によれば、貴金属ナノ粒子をナノタグとして利用し、それが発現する近赤外領域の表面増強ラマン散乱スペクトルを、ラマン分光器を用いて検知する。
【０００４】
特許文献２にはラマン散乱スペクトルを検出するラマン分光器の例が記載されている。特許文献２によれば、試料から発生したラマン散乱光のうちの特定の波長の光を選択するバンドパスフィルターを利用して、ラマン散乱光の検出効率が高く、高感度で小型、軽量で安価なラマン分光装置の概念が提案されている。
【０００５】
非特許文献１にはラマン散乱スペクトルの例が示されている。非特許文献１の図10によれば、近赤外蛍光色素の蛍光スペクトルは幅広く、光シグナルとしての半値幅が50 nm以上であることに対し、表面増強ラマン散乱のラマン散乱スペクトルでは、光シグナルとしての半値幅が数 nm以下であり、近赤外領域の複数の波長に出現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2015−165192「ナノビーコンおよびそれを用いた偽造防止技術」．
【特許文献２】特開平5−052654「励起波長掃引式ラマン分光装置」．
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】福岡隆夫, 松村竹子, 森康維, 「 金ナノ粒子のマイクロ波合成と表面増強ラマン散乱」, 日本写真学会誌, 70(1), 14−19(2007)．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグを簡便に検知する技術を実現させるためには、小型で安価なナノタグ検知器が必要である。バンドパスフィルターで特定波長を測光する光学的測定方法は一般的であり、特許文献２によらず公知であるが、ナノタグに適した検知器はまだ実現されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグからの表面増強ラマン散乱のスペクトルに現れるひとつまたはそれ以上の特定波長を通過させるひとつまたはそれ以上のバンドパスフィルターと、ひとつまたはそれ以上の測光素子を設ける。
【発明の効果】
【００１０】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグからの表面増強ラマン散乱のスペクトルに現れる、ひとつまたはそれ以上の特定波長を測光できるので、貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグを簡便に検知する小型で安価なナノタグ検知器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグからの表面増強ラマン散乱のスペクトルに現れる、ひとつの特定波長を通過させるひとつのバンドパスフィルターと、ひとつの測光素子を設け、ひとつの特定波長を測光できる検知器の模式図である。
【００１２】
【図２】図２は、貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグからの表面増強ラマン散乱のスペクトルに現れる、ふたつの特定波長を通過させるふたつのバンドパスフィルターと、ふたつの測光素子を設け、ふたつの特定波長を測光できる検知器の模式図である。
【００１３】
【図３】図３は、非特許文献１の図１０を改変し、785 nmのレーザーで励起したときの４，４‘−ビピリジンの表面増強ラマン散乱スペクトル（SERS）と、蛍光色素Fluor750の蛍光スペクトル（Fluorescence）を併記した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグからの表面増強ラマン散乱スペクトルは、ナノタグの種別によってあらかじめ特定的に決まっており、光源の波長が決まれば表面増強ラマン散乱の波長も決まるので、そのひとつまたはそれ以上の特定波長だけを測光すれば、ナノタグに適した検知器として十分である。
【００１５】
本発明での特定波長とは、４，４‘−ビピリジンを含むナノタグの例で説明すれば、図３のSERSに現れる852 nm、873 nm、898 nmなどのピークの波長が該当する。もちろんこの事例に限定されるものではない。ナノタグの発する表面増強ラマン散乱スペクトルは、ナノタグ製造時にあらかじめ決まるので、用いる光源の波長に応じて出現するスペクトルに応じて、ひとつまたはそれ以上の特定波長を選べばよい。
【００１６】
用いる光源の波長に応じて出現するスペクトルの波長X [nm]は、ナノタグの発する表面増強ラマン散乱スペクトルのラマンシフトY [1/cm]と、用いる光源の波長L [nm]から、次の式によって算出できる。
X =1/(1/L−Y/10000000)
【００１７】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグは、特許文献１に開示の貴金属ナノ粒子集合体を好ましく用いることができる。しかし、表面増強ラマン散乱を発する微小構造体であればよく、これに限定されるものではない。
【００１８】
光源は特許文献１に開示されているような貴金属ナノ粒子集合体に局在プラズモン共鳴を生じればよく、特に限定されないが、強い近赤外光を発するLEDまたは近赤外レーザーを好ましく用いることができる。
【００１９】
バンドパスフィルターは特に限定されないが、図３の４，４‘−ビピリジンを含むナノタグの場合で説明すれば、図３のSERSに現れる852 nm、873 nm、898 nmなどのピークから選ばれるひとつの特定波長を通過させるものであればよい。例えば干渉型フィルターを用いることができる。もちろん図３の事例に限定されるものではない。
【００２０】
このようなバンドパスフィルターは、測光したい特定波長に応じて、ひとつまたはそれ以上備えることができる。特定波長を通過するように、長波長カットフィルターと短波長カットフィルターを組み合わせてもよい。
【００２１】
測光素子は特に限定されないが、光電効果を利用するCdSセル、CdSeセル、Siセル、PbSセル、PbSeセルなどの光伝導型素子、およびフォトダイオードおよびCCDなどの光起電型素子、熱効果型素子である焦電素子およびボロメータから選ぶことができる。
【００２２】
このような測光素子は、測光したい特定波長に応じて、ひとつまたはそれ以上備えることができる。測光すべき特定波長は、前出の式のように、ナノタグの種別と光源の波長によって決まるので、その波長における感度特性が優れた測光素子を選べば良い。
【実施例】
【００２３】
図１と図２にこの発明の具体的な光学系の例を示す。図において（Ａ）は光源、（Ｂ）はナノタグ、（Ｃ１）、（Ｃ２）はバンドパスフィルター、（Ｄ１）、（Ｄ２）は測光素子を表している。ナノタグ（Ｂ）からの表面増強ラマン散乱スペクトルは、ナノタグの種別によってあらかじめ特定的に決まっており、光源（Ａ）の波長が決まれば表面増強ラマン散乱の波長も決まる。すなわち、バンドパスフィルターで透過させる特定波長も決まる。
【００２４】
図１では、光源（Ａ）からの光１１がナノタグ（Ｂ）に照射され、ナノタグから発する表面増強ラマン散乱光１２が、バンドパスフィルター（Ｃ１）で特定波長のみを残して波長はカットされる。 バンドパスフィルター（Ｃ１）は光源（Ａ）からの光１１もカットする。表面増強ラマン散乱光のうちのバンドパスフィルター（Ｃ１）を透過した特定波長の光１３が測光素子（Ｄ１）に入る。
【００２５】
図２では、光源（Ａ）からの光２１がナノタグ（Ｂ）に照射され、ナノタグから発する表面増強ラマン散乱光２２が、ビームスプリッター（Ｅ）によって、表面増強ラマン散乱光２３および表面増強ラマン散乱光２４にわけられる。表面増強ラマン散乱光２３はバンドパスフィルター（Ｃ１）で特定波長以外の光と光源（Ａ）からの光２１がカットされ、特定波長の光２５のみが測光素子（Ｄ１）に入る。同じく、 表面増強ラマン散乱光２４はバンドパスフィルター（Ｃ２）で特定波長以外の光と光源（Ａ）からの光２１がカットされ、特定波長の光２６のみが測光素子（Ｄ２）に入る。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
貴金属ナノ粒子のプラズモンを利用したナノタグを小型で安価な装置で簡便に検知できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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