[发明专利]光学装置以及检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学装置以及检测装置等。

背景技术

最近，用于医疗诊断和食物饮料检查等的传感器芯片的需求增加，需要开发高灵敏度且小型的传感器芯片。为了满足上述需求，以电化学的方法为首对多种类型的传感器芯片进行研究。其中，从可以集成化、低成本、不选择测定环境等原因出发，使用了表面等离子体共振(SPR：Surface Plasmon Resonance)的分光分析，特别是，使用了表面增强拉曼散射(SERS：Surface Enhanced Raman Scattering)的传感器芯片受到很高的关注。

在此，表面等离子体是基于表面固有的边界条件而与光发生耦合的电子波的振动模式。作为激发表面等离子体的方法，存在在金属表面刻上衍射光栅，使光与等离子体结合的方法和利用渐逝波的方法。例如，作为使用SPR的传感器，构成为具备全反射棱镜以及与在该棱镜的表面形成的目标物质接触的金属膜。根据这种结构，检测在抗原抗体反应中是否吸附抗原等是否吸附目标物质。

然而，在金属表面存在传播表面等离子体的另一方面，在金属纳米结构中存在局域表面等离子体。已知局域表面等离子体，即，当在表面的金属纳米结构上局部存在的表面等离子体被激发时，会引起显著增强的电场。

而且，已知如果对通过使用有金属纳米结构的局域表面等离子体共振(LSPR：Localized Surface Plasmon Resonance)形成的增强电场照射拉曼散射光，则由于表面增强拉曼散射现象拉曼散射光被增强，因此，高灵敏度的传感器(检测装置)已被提出。通过使用该原理，能够检测各种微量物质。

增强电场在金属纳米结构的周围，特别是在相邻的金属纳米结构之间的间隙处大，需要使流体样品中的目标分子停留在金属纳米结构间的间隙处。例如，在专利文献1和非专利文献1中，在传感器芯片的金属表面上形成自组装单分子膜(SAM：self-Assembled Monolayer)。另外，在专利文献2中，提出将不同种类的SAM膜混合而形成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-222401号公报

专利文献2：日本专利特开2009-216483号公报

非专利文献

非专利文献1：P.Freunscht et al.,“Surface-enhanced Raman spectroscopy of trans-stilbene adsorbed on platinum or self-assembled monolayer-modified silverfilm over nanosphere surfaces”,Chemical Physics Letters,281(1997),372-378

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，虽然此种检测装置优点在于能够检测极低浓度的被测定样本，但是也能够预想到根据被测定样本不同，检测的浓度范围很宽。但是，即使是浓度相对较低的被测定对象，在检测其浓度范围宽的被测定样品时也是有限度的，且SERS信号电平饱和。

在此，本发明的几个方式的目的在于提供一种即使是浓度相对较低的被测定对象，也能够检测宽范围浓度的被测定样品的光学装置以及检测装置。

解决技术问题的技术方案

(1)本发明的一个方式涉及一种光学装置，当激发光射入上述光学装置时，上述光学装置射出检测和/或鉴定被测定样品的光，上述光学装置具有：

多个金属纳米结构，形成在电介质上；

第一有机分子膜，形成在上述多个金属纳米结构中相邻的两个金属纳米结构之间的上述电介质上；以及

第二有机分子膜，形成在上述多个金属纳米结构上，且与上述第一有机分子膜不同，

上述第一有机分子膜以及上述第二有机分子膜附着(捕捉)上述被测定样品。

在本发明的一个方式中，在金属纳米结构之间形成增强电场，成为热点(ホットスポット)。另一方面，与金属纳米结构相对的区域的增强电场没有金属纳米结构之间的增强电场强。在此，着眼于金属纳米结构的区域与金属纳米结构之间的区域处的增强电场不同，并企图意图在从低浓度至高浓度的宽浓度范围下进行检测。

在此，保持金属纳米结构吸附被测定样品状态的脱附活化能低时，导致室温程度的热能超过脱附活化能，被测定样品脱离。通过第一、第二有机分子膜确保比仅基于金属纳米结构的脱附活化能高的脱附活化能，能够抑制被测定样品的脱离。因此，能够提高检测信号电平。