2016 Fiscal Year Annual Research Report
Developments of the high-frequency ESR system using the micro-cantilever and its application to the detection of protein
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26610104
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
太田 仁 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (70194173)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大道 英二 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00323634)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カンチレバー / 電子スピン共鳴 / 金属タンパク質 / ESR / タンパク質計測 / 高周波数 / 高感度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カンチレバーを用いて超微量金属タンパク質の高周波電子スピン共鳴（ESR）を可能にするために技術開発を行った。得られた成果としては以下の通りである。
（１）ピエゾ抵抗型カンチレバーと後進行波管（BWO）を組み合わせた測定系を構築し、Co Tutton塩の高周波ESR測定を1.1 THzの周波数で成功した。この値はこれまで我々のグループにおける最高周波数0.37 THzを3倍更新する成果であり、機械検出によるESR測定周波数の世界最高記録を達成した。
（２）カンチレバーの変位を高感度に検出する方法としてFabry-Perot干渉計による新しい変位計測手法を開発した。これによりリアルタイムで数pmという微小変位計測が可能になった。微小磁気片を用いて試料空間に磁場勾配を導入することで磁気異方性のない試料の機械検出ESR測定法を開発した。磁性体としてジスプロシウムを採用することにより高い磁場勾配を発生し、測定可能周波数領域を0.5 THzまで拡張することに成功した。
（３）本研究で開発した新技術を用いて金属タンパク質のモデル物質について高周波ESR測定を行った。銅ポルフィリン錯体については約1μgの微小試料について0.39 THzまでのESR測定に成功し、10^9 spins/Gという最小スピン検出感度の実現に成功した。また、ヘムタンパク質の活性中心であるヘミン分子の微量試料(～100 ng)に対しても高周波ESR測定を行い、0.5 THzまでの高周波ESR信号の検出に成功した。特に、ヘミン分子に特徴的なg=6のESR信号の検出に成功し、多周波数測定の結果から詳細なゼロ磁場分裂定数の導出に成功した。
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