2021 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
19H00870
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
VERMA Prabhat 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60362662)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬越 貴之 大阪大学, 工学研究科, 講師 (00793192)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 先端増強ラマン散乱顕微鏡 / 近接場光学 / プラズモニクス / バイオイメージング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生体試料観察に特化した先端増強ラマン顕微鏡の開発を主たる目的としている。ナノスケールの空間分解能で生体試料を染めることなくラベルフリーに観察できる先端増強ラマン顕微鏡は、真に生命を観察するための顕微鏡へと性能を高めることができれば、生命科学の発展に極めて重要な役割を担う基盤技術になり得る。
昨年度までは、液中環境下で動作する先端増強ラマン散乱顕微鏡を構築し、その測定安定性の向上、及びイメージング時間の向上を実現した。
本年度は、実際に高安定化した先端増強ラマン散乱顕微鏡を用いて、先端二次元材料の長時間・大面積イメージングを実施した。従来より10倍以上広域に観察できるようになったため、デバイススケールで網羅的な超解像ラマン分析や、レアイベントなどの検出も可能となった。生体試料への応用ではないが、先端増強ラマン散乱顕微鏡の最先端技術として、重要なデモンストレーションを示すことができた。その他にも、同装置を用いたプラズモン増強場の超解像マッピング法の開発など、広く展開させることができた。さらに、高速イメージング手法の開発にも取り組んだ。ピエゾ素子と特注ミラーを用いて、高速ミラースキャナーを自作し、サブ秒オーダーのイメージング速度を実現できる見込みも得られている。それらと並行して、高速なコヒーレントラマン計測が可能な光学系を構築することもできた。脂質二重膜など生体試料の調整も進めることができ、生体試料応用を狙う体制を整えることができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、開発した液中環境下で動作する先端増強ラマン散乱顕微鏡を用いて、その高い性能を活かした長時間・大面積イメージングを行うことに成功した。実際に先端二次元材料をデバイススケールの大面積に渡って、網羅的に超解像ラマンイメージングし、レアイベントの検出など、高い分析能を示すことができた。他にも、同技術を活用してプラズモン増強場を超解像で可視化するなど、新たな発展も示すことができた。生体試料の観察を実施するには至っていないが、先端増強ラマン散乱顕微鏡における重要な技術開発及び原理実証である。その他にも、高速イメージング技術を導入し、生体試料の調整も完了していることから、十分にバイオイメージング応用も狙える所まで発展させることができた。以上から、本研究はおおむね計画通り順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
バイオ特化型先端増強ラマン顕微鏡は、基本構成も早々に開発が完了し、その他種々の要素技術開発も、順調に進められている。今後は、まず重要な技術開発として、高速イメージング技術の導入に取り組む。生きた動く生体分子を観察するには、少なくとも従来の数十分程度のイメージング速度では不十分である。サブ秒オーダーでイメージング可能な技術を開発することによって、いよいよ生体試料観察へと展開する。生体試料として、脂質二重膜やDNAなどをテスト試料として用いることによって、それらを生理条件下で超解像ラマン観察する。ありのままにナノスケールで生体試料を可視化することによって、先端増強ラマン散乱顕微鏡の新たなポテンシャルを引き出す。
|
