DNAナノテクノロジー：DNA折り紙の精密配置によるナノ共振器発光の設計とマッピング

多くのハイブリッドデバイスは、機能性分子や機能性ナノ粒子の構成要素とマイクロ構造体を一体化したものである。単一分子検出、精密磁気測定、低しきい値レーザー発振、量子情報処理に使用できる可能性がある、発光体と光共振器を結合させたナノフォトニックデバイスはその一例である。こうした系は、ハイブリッドデバイスに共通する難しさをよく説明するものでもある。すなわち、多くの原理証明デバイスが存在するものの、化学的に多様な多数の機能性構成要素をどのようにして正確な配置で微細加工共振器に組み込むかという課題が実用化の前に立ちはだかっている。今回我々は、リソグラフィー法でパターン形成した結合部位へのDNA折り紙の誘導自己組織化によって、分子発光体とフォトニック結晶共振器（PCC）を高い信頼性と制御性で結合できることを示す。この方法は十分精密であるため、単純な広視野顕微鏡法でPCC内の局所状態密度を視覚化でき、波長の約10分の1の分解能で共振器モードのアンチノードを解像できる。我々は、単に結合部位の数を変えるだけで、単一共振器内の個別のアンチノードに7個までのDNA折り紙の送達をプログラムしており、これによって共振器発光の強度はデジタル的に変わる。我々は、今回の手法のスケーラビリティーを実証するために、独立にプログラムされた6万5536個のPCCを単一チップ上に作製した。こうした特徴は、広く利用されているDNA折り紙のモジュール性と合わせると、今回の方法が広範なハイブリッドナノフォトニックデバイスの迅速な試作に十分適していることを示唆している。

目次へ戻る