名古屋大学未来材料・システム研究所の田川 美穂 教授、李 旭 (り きょく)助教、桒原 真人 教授、小川 智史 准教授、同大学大学院工学研究科の池内 泰士 博士前期課程学生 (研究当時)、小澤 咲季 博士後期課程学生の研究グループは、広島大学持続可能性に寄与するキラルノット超物質国際研究所の新家 寛正 特任准教授、東北大学多元物質科学研究所の押切 友也 准教授、九州大学大学院理学研究院の平松 光太郎 教授との共同研究で、周期的なナノギャップ構造を持つDNA修飾コアシェルナノ粒子結晶の開発と、結晶で生じる表面増強ラマン散乱 (ＳＥＲＳ)を利用した微量分子の検出を達成しました。
ラマン分光法は、分子が持つ固有の振動を読み取ることで物質の種類を識別できますが、ごく少量の分子では信号が弱く、検出が難しいという課題がありました。そこで研究グループは、DNAを“設計図”のように利用して金ナノ粒子を規則正しく並べ、さらに粒子同士の間に非常に小さな隙間 (ナノギャップ)を多数作り込んだ結晶材料を開発しました。この隙間では分子の信号が強くなるため、これまで見つけることが難しかった微量の分子でも検出しやすくなります。実際に、この結晶材料を用いることで、液体中に含まれるごく少量の分子を高感度に検出できることを確認しました。
今回開発した材料は、ナノメートル (1ミリメートルの100万分の1)という極めて小さなスケールで構造を精密に制御できることが特徴です。将来的には、細胞の中で起こる生命現象の観察や、化学反応の変化を詳しく調べる技術など、これまで分析が難しかった環境での高感度な分析への応用が期待されます。
本研究の成果は、2026年7月14日 (日本時間)付で米科学雑誌『ACS Applied Optical Materials」に掲載されました。(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaom.6c00173)
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