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生体高分子上における3次元水和構造の解明

Research Project

Project/Area Number 21760028
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

大藪 範昭  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (30536652)

Project Period (FY) 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords周波数変調方式原子間力顕微鏡 / FM-AFM / 生体高分子 / 水和構造 / 三次元マッピング
Research Abstract

本年度では、プローブ先端と試料表面間に働く微小な相互作用力が検出可能な周波数変調方式の原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用い、液中環境で原子・分子スケールでの再現性の高い表面観察や、試料表面上に存在し生命現象に重要な役割を果たす水和構造の可視化実験を行うための装置開発を行った。
主な成果は下記の2点である。
1. 高精度位置決め可能なFM-AFMシステムの実現
雰囲気温度を制御するため恒温チャンバー内に装置を設置し、装置の雰囲気温度変化を±1℃未満(10時間)に抑えた環境での実験が可能となった。また、封止用液体を用いた蒸発防止機構を実現した。これらの結果、プローブ先端と試料表面間の相対位置の熱ドリフトを1nm/min.以下に抑えることに成功し、低熱ドリフト環境下でマイカ(雲母)上での原子分解能観察や、生体高分子試料の一つであるDNAの高分解能観察を達成した。
2. 制御コントローラ(プログラム)の開発
周波数シフトカーブ(プローブ先端と試料表面間に働く相互作用力に起因するカンチレバーの共振周波数の変化(△f)の距離依存性)を指定した表面領域の各点で取得し3次元データを取得し水和構造の可視化するための制御ゴントローラ(プログラム)を作製した。カーブ取得時に周波数シフトに対する閾値を設けることで、プローブ先端と試料表面間に大きな斥力働きプローブ先端や試料表面が破壊されるのを防ぐ機能を実装した。その結果、マイカ表面上に局在する水和構造に起因する周波数シフトの3次元分布を得ることができた。また閾値を適当に設定することで脆弱な生体高分子上においても安定した周波数シフトカーブが得られ、水和構造の可視化実験が可能となった。

Report

(1 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2010 2009 Other

All Presentation (4 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Presentation] 多次元マッピング機能を有する原子間力顕微鏡の制御装置開発2010

    • Author(s)
      大藪範昭, 井戸慎一郎, 鈴木一博, 梅田健一, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2010-03-18
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 周波数変調方式原子間力顕微鏡を 用いた3次元水和構造の可視化2009

    • Author(s)
      大藪範昭, 木村建次郎, 井戸慎一郎, 鈴木一博, 今井隆志, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      2009年秋季 第70回 応用物理学会 学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2009-09-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中における結晶表面の高分解能FM-AFM観察2009

    • Author(s)
      大藪範昭、井戸慎一郎、小林圭、山田啓文
    • Organizer
      第34回結晶成長討論会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2009-09-01
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental and Theoretical Studies on 3D Hydration Structures on Muscovite Mica Surfaces in Aqueos Solution2009

    • Author(s)
      N.Oyabu, K.Kimura, S.Ido, K.Suzuki, K.Kobayashi, T.Imai, H.Yamada
    • Organizer
      12th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      アメリカ、Yale大学
    • Year and Date
      2009-08-11
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://piezo.kuee.kyoto-u.ac.jp/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 制御装置、原子間力顕微鏡、制御方法およびプログラム2009

    • Inventor(s)
      大藪範昭、木村建次郎、井戸慎一郎、鈴木一博、小林圭、山田啓文
    • Industrial Property Rights Holder
      京都大学
    • Industrial Property Number
      2009-180137
    • Filing Date
      2009-07-31
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 振動体の周波数検出装置、原子間力顕微鏡、振動体の周波数検出方法およびプログラム2009

    • Inventor(s)
      大藪範昭、木村建次郎、小林圭、山田啓文
    • Industrial Property Rights Holder
      京都大学
    • Industrial Property Number
      2009-193606
    • Filing Date
      2009-08-24
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL: 

Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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