[发明专利]传感器芯片、传感器盒及检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备例如金属纳米粒子、金属纳米突起这样的金属纳米体的传感器芯片、利用这种传感器芯片的传感器盒及检测装置等。

背景技术

已知利用局域表面等离子体共振(LSPR)的传感器芯片。这种传感器芯片例如具备分散于电介体表面的金属纳米体即金属纳米粒子。金属纳米粒子例如相比激发光的波长足够小地形成。当激发光照射于金属纳米粒子时，全电偶极子聚集而产生增强电场。其结果是，在金属纳米粒子的表面产生近场光。形成所谓的热斑。

【现有文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2011-128135号公报

专利文献2：日本特开2011-141265号公报

如专利文献1、专利文献2所启示，已知利用传导型表面等离子体共振(PSPR)的传感器芯片。在传感器芯片中，金属晶格形成于元件芯片的表面。激发光通过金属晶格的作用而被转换为衍射光。衍射光在金属晶格的表面引起传导型表面等离子体共振。考虑如果将这种传导型表面等离子体共振与局域表面等离子体共振结合的话，则近场光在金属纳米体的表面被增强。

发明内容

根据本发明的至少一方面，能够提供能够将传导型表面等离子体共振与金属纳米体的局域表面等离子体共振确实地结合的传感器芯片、传感器盒及检测装置。

(1)本发明的一个方面涉及传感器芯片具备：金属晶格，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；以及金属纳米体，配置于所述电介体层的表面。

由于金属纳米体沿线状的凹凸图案排列，因此基于与第二方向平行的偏振光分量，在金属纳米体中激发局域表面等离子体共振(LSPR)。同时，与第二方向平行的偏振光分量通过金属晶格的作用而被转换为衍射光。衍射光在金属晶格的表面引起传导型表面等离子体共振(PSPR)。这样，局域表面等离子体共振通过传导型表面等离子体共振而被增强。近场光在金属纳米体的表面被增强。形成所谓的热斑。

(2)所述第一方向及所述第二方向交叉的交叉角可以被设定为90度。通过这种设定，金属纳米体的局域表面等离子体共振能够通过一个偏振光分量而被最大限度地增强，同时，金属晶格的传导型表面等离子体共振也能够被最大限度地增强。能够通过直线偏光的激发光高效地增强表面等离子体共振。

(3)所述金属纳米体可以是分散于所述电介体层的表面的金属纳米粒子。金属纳米粒子可以基于单纯的金属材料的堆积、热处理而通过比较少的作业工序形成。这种金属纳米粒子的采用能够对传感器芯片的制造的简单化作出贡献。

(4)所述凹凸图案具备配置于与所述金属晶格的表面平行的基准平面上且相互并列地延伸的电介体长条片，所述电介体长条片的排列的间距小于所述金属晶格的所述间距。通过这种排列的间距，能够确实地使金属纳米体的集合体的光学各向异性向希望的方向汇聚。

本发明的另一方面涉及的传感器盒具备：框体，划分检测室；基体，具有与所述检测室的空间相接的表面；金属晶格，配置于所述基体的表面，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；以及金属纳米体，配置于所述电介体层的表面。在该传感器盒中，与前述同样地，局域表面等离子体共振通过传导型表面等离子体共振而被增强。近场光在金属纳米体的表面被增强。形成所谓的热斑。

本发明的其他方面涉及的检测装置具备：金属晶格，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；金属纳米体，配置于所述电介体层的表面；光源，向所述金属纳米体放出光；光检测器，检测对应于所述光的照射而从所述金属纳米体放射的光。在该检测装置中，与前述同样地，局域表面等离子体共振通过传导型表面等离子体共振而被增强。近场光在金属纳米体的表面被增强。形成所谓的热斑。

附图说明

图1为示意性表示一实施方式涉及的传感器芯片的构造的部分立体图。

图2为示出金属表面所激发的表面等离子体的分散关系的图表。

图3为示出金属晶格(metal lattice)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱的图表。

图4为示出银纳米粒子的透过率特性的图表。

图5为示出电介体膜的凹凸图案的透过率特性的图表。