先端増強ラマン顕微鏡を用いた分子動態イメージングへの挑戦

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25790061
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田口 敦清 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70532109)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 近接場ラマン分光 / 先端増強ラマン顕微鏡 / アトムトラッキング / 分子ダイナミクス

Research Abstract

近接場プローブで分子を追跡するシステムを構築した。アトムトラッキング法をベースに、以下の処理を行った。(1)標的分子上にプローブを位置させた状態で、プローブ座標に微小振幅の正弦波変調をかけた。(2)プローブZ信号を解析し、プローブ直下の形状の傾きを算出した。ｚ信号をプローブに印加した変調周波数でロックイン検出した。(3)検出された傾きがゼロになるように、プローブ位置をフィードバック制御し、標的の極大点にプローブ位置を固定した。
アルゴリズムの動作を確認するために、擬似的な分子として直径50nmの金ナノ粒子を用い、金ナノ粒子の位置を追跡した。その結果、金ナノ粒子の頂点にプローブが固定され、ナノ粒子の位置に変位を与えても、ナノ粒子の位置にプローブが追従して移動することを確認した。正弦波モジュレーションの振幅10nm、周波数は30Hzで追跡を行った場合、50nm/sまでの速度で追跡が行えた。しかし、標的の移動速度が速くなると、追従できない問題が生じた。高速で動く標的を追従するために、変調周波数を大きくする必要があり、ｚ信号の帯域を広げる必要が生じた。そこで、より広帯域でZ信号を得ることが可能なチューニングフォークコントローラーを導入し、プローブの制御を周波数変調モードで行うシステムへと拡張した。また、チューニングフォークセンサーに用いるチューニングフォークの選定、I-V回路の作製などを行った。振動ノイズを軽減するために、除振機構を導入した。
また、高感度なラマン検出のための高開口数対物レンズおよび、プローブアライメント用のフォトダイオードモジュールを導入し、装置に組み込んだ。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度に予定していた追跡システムの構築が完了できたため。

Strategy for Future Research Activity

１．構築した分子追跡システムをTERS顕微鏡に組み込みシステム統合する。
２．TERS測定中のドリフトを補償し、長時間の定点分光測定を行う。
３．運動分子の追跡分光と時間分解スペクトル解析を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込額と執行額は異なった。
少額の次年度使用額が生じたが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。