2019 Fiscal Year Annual Research Report
Manipulating nano-structures with hydrostatic pressures and optical forces
Publicly Offered Research
| Project Area | Nano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces |
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| Project/Area Number |
19H04679
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
西山 雅祥 近畿大学, 理工学部, 准教授 (10346075)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 静水圧 / 高圧力顕微鏡 / 減圧力顕微鏡 / 分子機械 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は、ナノメートルスケールの構造体を操作する新しいマニピュレーション技術を創出することにある。研究代表者が着目したのは、光の放射圧を用いて微小物体の操作を行える「光圧」技術と、等方的で一様な力学作用である「高圧」技術（もしくは「減圧」）である。これら２つの技術は、従来まで全く異なる研究手法として認知されてきた経緯がある。本研究では、「光圧」と「高圧（減圧）」、２つの技術を組み合わせることで、タンパク質複合体を操作する研究に取り組む。令和元年度は、減圧環境下で光学顕微観察を実施できる「減圧力顕微鏡」の開発を行った。新規に開発した減圧チャンバーは、ステンレスとアクリル製の容器から構成されており、真空ポンプにより内部を1気圧から0.2気圧まで減圧することができる。チャンバー内部にある対物レンズとXYステージは外部から操作できるので、減圧環境を維持したまま,自由に観察場所を変えて、各種の顕微観察像を取得できる。また、近赤外レーザー光を用いて光ピンセットの光学系を構築したところ、減圧環境下で微小物体の2次元トラッピングに成功した。
次に、高圧力による操作技術の研究では、緑藻細胞クラミドモナスの細胞運動を調べた。軸糸構造に欠陥があり泳げない細胞を高圧力下で観察した所、軸糸を滑かに振動させて泳ぎ出す様子を観察できた。高圧力下ではタンパク質表面の水和水が増加することから、水和変化二伴う分子構造変化が軸糸振動を再開させたと考えられる。
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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
令和元年度の研究開発により、減圧力顕微鏡を開発し、光ピンセット法を導入することができたので。
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| Strategy for Future Research Activity |
減圧顕微鏡や高圧力顕微鏡に改良を加えながら、光圧を組み合わせて、新しいマニピュレーション法の開発に取り組む。
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