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超解像ラマン顕微鏡の開発

Research Project

Project/Area Number 13J00822
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied optics/Quantum optical engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

渡辺 梢  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords超解像顕微鏡 / ラマン顕微鏡 / 構造化照明顕微鏡 / ラマン分光法
Outline of Annual Research Achievements

光学顕微鏡は試料を非破壊で観察できるため、微細構造を持つ材料の品質確認や、生体分子の機能解明に用いられる。中でもラマン顕微鏡では、分子振動の情報が得られるため、無標識の分子イメージングが可能であり、カーボン材料の品質評価や、生体組織をそのまま観察できる手法として活躍する。高空間分解能かつ高時間分解能を両立する新しいラマン顕微鏡は、幅広い応用分野にインパクトを与える。私はラマン顕微鏡の空間分解能の向上を目指して研究をおこなった。
本研究では、ラマン顕微鏡の空間分解能を向上させるため、構造化照明法に着目した。構造化照明顕微鏡では、縞模様状の照明によって試料を観察する。微細な試料の構造に構造化照明が重なり合うと、モアレ縞と呼ばれる粗いパターンが現れる。このモアレ縞は元の微細構造の情報を持っており、取得した画像を数学的に処理することで、従来観察不可能であった微細構造の情報を抽出できる。我々は、励起レーザー光をライン状の干渉パターンにし、ラマン散乱をスリット型分光器で分光検出する、構造化ライン照明型のラマン顕微鏡を設計し、構築した。
構造化照明ラマン顕微鏡の性能を評価するために、ポリマー微粒子、グラフェン、グラファイト、マウス脳切片といった幅広い試料の観察を行った。従来のスリット走査型ラマン画像に対し、開発した顕微鏡ではこれら全ての試料においてy方向の空間分解能向上が顕著に顕れた。微小な蛍光ビーズを用いた空間分解能の評価では、LIの空間分解能が380 nmに対し、SLIでは190 nmという結果が得られた。
本研究で我々は世界で初めての超解像自発ラマン顕微鏡の開発に成功した。今後の展望として、開発した顕微鏡を応用し、生体試料の機能解明に取り組む計画である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2015 2014

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] Raman microscopy using structured line illumination2015

    • Author(s)
      Kozue Watanabe, Almar F. Palonpon, Nicholas I. Smith, Liang-da Chiu, Atsushi Kasai, Hitoshi Hashimoto, Satoshi Kawata, and Katsumasa Fujita
    • Organizer
      Focus on Microscopy 2015
    • Place of Presentation
      Gottingen (Germany)
    • Year and Date
      2015-03-29 – 2015-04-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Resolution improvement of Raman microscopy by structured line illumination2015

    • Author(s)
      Kozue Watanabe, Almar F. Palonpon, Nicholas I. Smith, Liang-da Chiu, Atsushi Kasai, Hitoshi Hashimoto, Satoshi Kawata, and Katsumasa Fujita
    • Organizer
      Japan-Morocco Handai Proect on Funcional Nanophotonics
    • Place of Presentation
      Rabat (Morocco)
    • Year and Date
      2015-02-23 – 2015-02-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Raman microscopy for high-resolution vibrational imaging2014

    • Author(s)
      渡辺 梢
    • Organizer
      Japan Taiwan Bilateral Conference on Biomedical and Plasmonic Imaging
    • Place of Presentation
      National Taiwan University
    • Year and Date
      2014-02-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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