2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24350003
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
酒井 誠 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (60298172)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超解像 / 赤外分光 / イメージング / ナノ空間 |
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| Research Abstract |
本研究課題は「超解像赤外分光イメージングによるナノ空間機能解析」法の確立を最終目標としている。２波長レーザー分光法を光学顕微鏡技術に利用することで、光の回折限界を凌駕する極めて高い空間分解能、すなわち超解像を実現することが可能である。本研究課題では、この超解像レーザー顕微鏡法を中赤外波長領域まで拡張した超解像赤外分光イメージング技術を確立し、生体試料切片から生細胞に至るまで幅広く適用することで、ナノメートルスケールの極微小空間における局所構造・機能を分子レベルで観察・解析することが可能な「ナノ空間機能解析」法の確立を目指す。
平成２５年度は、新規に設計・構築した光学系で、中赤外波長領域において超解像赤外分光イメージングが実現されているか否かを評価した。ここでいう、超解像赤外分光イメージングとは、１）特定の赤外波長（振動数）で試料を超解像で赤外イメージングする、かつ、２）特定の超解像領域（空間）において赤外スペクトルを測定する、ことを同時に行うことである。
標準試料に毛髪を用いて新規設計・構築した光学系の評価を行った結果、空間分解能：800 nm、エネルギー分解能：20 cm-1を達成しており、「ナノ空間機能解析」を行うに十分な性能を実現している事を示した。加えて、ICCD検出器・フィルター類を最適化する事により、測定には１パルスあたり５マイクロジュール程度の極めて低エネルギーの赤外光及び可視光を100マイクロメートル径で試料上に照射するだけで信号検出を可能とし、装置の高感度・高S/N化を実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中赤外波長領域観察用の光学系を設計・構築し、超解像赤外分光イメージングによって観察できる赤外波長領域を、アミドI, II, IIIバンドの領域まで拡張することに成功した。もちろん、空間分解能はサブマイクロメートルを達成しており「ナノ空間機能解析」を行うに十分な性能を実現している。加えて、毛髪試料においては、赤外超解像イメージングを実現しただけでなく、毛髪αケラチンタンパク質の分子配向イメージングにも成功したと結論した。これは、分子情報を得られる赤外超解像顕微鏡ならではの成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度までに構築した装置を用いて、ナノ空間機能解析の一環として生体試料に毛髪を取り上げ、毛髪の局所構造／機能特性の解析を進める。毛髪は、様々な人種／年齢／生活様式によって、ダメージ度が異なり、そのダメージ度によって強度や形状も大きく変化する。これらの違いが毛髪内部の局所構造変化から生じるのか否かを解析し、毛髪の機能特性を明らかにすることは、「ナノ空間機能解析」法の確立に大いに役立つものと考えている。
研究推進に必要な消耗品類は、随時購入するとして、装置の試料部にXYZ自動ステージを導入し、測定の簡略化、試料位置の再現性向上のアップグレードを行い、研究推進の円滑化も行いたい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度は、検出器・フィルター類の最適化を検討し、システムの高感度・高S/N化を実行する計画であった。計画に沿って、最新型ICCD検出器の購入を行ったが、当初の予定では８月に最新型ICCD検出器が納品され、引き続きフィルター類の最適化を行うはずであったが、ICCD検出器の納期が12月まで遅れた。この結果、既存のフィルター類を用いて、システムの高感度・高S/N化は実現したが、それらのデータを元にして新規フィルター類を購入しシステムを最適化する作業は完全に完了するには至らなかった。この新規フィルター類の購入費に相当する物品費を来年度予算に繰り越すことになった。
未使用額は、上述の通り、平成２５年度に購入した最新型ICCD検出器と組み合せて用いるフィルター類の購入費にあてる。これにより、システムの高感度・高S/N化を完了し、「ナノ空間機能解析」法の確立を目指す。また、一部予算は、国内外の学会において成果発表を行うための費用にも当てる。
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