[发明专利]金属微粒复合体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于例如利用了局域表面等离子体共振的各种器件的金属微粒复合体及其制造方法。

背景技术

局域表面等离子体共振(Local Surface Plasmon Resonance；LSPR)是数nm~100nm左右尺寸的金属微粒或金属微细结构中的电子与特定波长的光发生相互作用而共振的现象。局域表面等离子体共振早已被应用于通过在玻璃的内部混合金属微粒而呈现鲜艳颜色的有色玻璃中。近年来，正在研究例如在利用了增强光强度的效果的高输出功率发光激光器的开发、或利用了分子键合时共振状态发生变化的性质的生物传感器等中的应用。

为了将这种金属微粒的局域表面等离子体共振应用于传感器等中，需要在合成树脂等基质中稳定地固定金属微粒。但是，金属微粒当变成纳米尺寸时凝集分散特性会发生变化，例如由静电推斥作用引起的分散稳定化变难而容易发生凝集。因此，对于利用局域表面等离子体共振的等离子体器件，重要的是如何能以均匀的状态使基质中的金属微粒分散。

以往，在利用了等离子体共振的传感器中，利用金属等离子体对界面物质的折射率变化会高灵敏度地发生反应的性质，通过在金或银等的金属薄膜或者金属微粒的表面上利用化学或物理手段固定对检测对象分子(待分析物)具有特异性相互作用的配位体分子，从而测定待分析物的浓度。关于利用了表面等离子体共振的SPR传感器，例如已知有专利文献1中公开的适用通过溅射法或真空蒸镀法形成的金属薄膜的技术。

但是，专利文献1的技术由于使用金属薄膜，因而在利用了表面等离子体共振的传感器中存在以下缺点：为了使传感检测为高精度而辅助性地需要棱镜或测角器等光学系仪器，测定装置的小型化困难、不适用于简易的传感检测。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-234472号公报

非专利文献

非专利文献1：Grabar,K.C.et al.Anal.Chem.1995,67,735-743

非专利文献2：Freeman,R.G.et al.Science 1995,267,1629-1632

发明内容

发明要解决的技术问题

将基质内分散有金属微粒的金属微粒复合体应用于利用局域表面等离子体共振的传感器等用途中时，重要的是至少吸收光谱的强度要大。另外，一般来说，吸收光谱越尖锐，越能高灵敏度地检测。

本发明是针对上述技术问题而提出的方案，其目的在于提供通过局域表面等离子体共振来获得强度大且尖锐的吸收光谱的金属微粒复合体。

用于解决技术问题的手段

本发明人鉴于上述事实进行了深入研究，结果发现：具有固定于基质树脂的第1金属微粒和间接地固定于该第1金属微粒的第2金属微粒的金属微粒复合体满足上述要求，从而完成了本发明。

即，本发明的金属微粒复合体是具备基质树脂和固定于该基质树脂的金属微粒的金属微粒复合体，其特征在于，具备下述a~c的构成：

a)作为金属微粒，具有固定于基质树脂的多个第1金属微粒和间接地固定于该第1金属微粒的第2金属微粒；

b)第1金属微粒彼此互不接触而独立地存在；

c)至少一部分的第1金属微粒具备包埋在基质树脂中的部位和露出于基质树脂的外部的部位，介由固定于该露出于基质树脂的外部的部位上的结合化学种来固定第2金属微粒。

本发明的金属微粒复合体中，可以是：第1金属微粒的粒径为1nm~50nm的范围内，其平均粒径为3nm以上，第2金属微粒的平均粒径为40nm~200nm的范围内。

另外，本发明的金属微粒复合体中，第1金属微粒可以以相邻的2个粒子中较大的粒径以上的间隔存在。

另外，本发明的金属微粒复合体中，可以在第2金属微粒的表面上进一步固定有具有与特定物质发生相互作用的官能团的结合化学种。

另外，本发明的金属微粒复合体中，第2金属微粒可以是来自金属胶体的微粒。

本发明的金属微粒复合体的制造方法包含下述工序：

A)通过使含有结合化学种的处理液在20℃以下的温度条件下与具备包埋在基质树脂中的部位和露出于基质树脂的外部的部位的第1金属微粒接触，从而使结合化学种选择性地与上述露出于基质树脂的外部的部位的表面结合而固定的工序；和

B)介由被固定的上述结合化学种来固定第2金属微粒的工序。

本发明的金属微粒复合体的制造方法中，可以在上述A的工序之前包含下述工序：