2021 Fiscal Year Annual Research Report
液中環境における表面電荷分布のナノスケール可視化プローブ顕微鏡の開発
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19K22126
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
岩田 太 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30262794)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牛木 辰男 新潟大学, 医歯学系, 教授 (40184999)
早津 学 新潟大学, 医歯学系, 助教 (40468898)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 走査型イオン伝導顕微鏡 / ナノバイオ / 表面形状計測 / 表面帯電分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液中環境での材料表面や生体細胞膜の表面といった固液界面の活性場において発現する現象は界面上の電荷状態に直接的に関わっていることから，電荷分布の可視化はそこで生じる様々な機能や現象の解明に極めて有効である．本研究の目的は液中環境において試料表面の形状像と電荷分布像をナノスケールの分解能で可視化できるプローブ顕微鏡を開発することである．走査型イオン伝導顕微鏡(Scanning Ion Conductance Microscopy: SICM)をベースに二つの開口を有するダブルバレルナノピペットをプローブとして用いた新奇なイオン電流検出法を開発することで実現する．2021年度は，前年度までに構築し，改良を加えた帯電分布の可視化手法を用いて表面形状および電荷分布可視化の顕微計測に関する実証実験を繰り返し行い，測定条件の最適化に取り組んだ．生体試料としてラット組織切片おける細胞内の核が強い負帯電を示し．可視化できることを実証した．また，溶液の濃度や測定バイアスなどの各種条件を調整することで，画像のコントラストを改善できることを示した．さらに，SICMのイオン電流検出に関する有限要素法を用いたシミュレーションを行った．ナノピペット先端を試料表面に接近させた際の電流の振る舞いを示すアプローチカーブにおいてイオン電流が試料表面の帯電状態に強く影響することから，様々な挙動を示し，実験結果を再現できることを示した．また本手法であるダブルバレルナノピペットを用いた帯電イメージング法の測定結果に関しても再現することができ，本手法の妥当性を確認した．これらの結果より，本手法が界面の帯電状態を非標識で識別できるナノ顕微法として有効であることを示すことができた．
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