| Project/Area Number |
22K14650
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University (2024)
The University of Tokushima (2022-2023) |
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Principal Investigator |
Kato Ryo 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (90910513)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | チップ増強ラマン散乱 / 赤外吸収 / プラズモニクス / 探針増強ラマン分光 / 赤外吸収分光 / 光熱効果 / ラマン分光 / 探針増強ラマン / 赤外分光 / 探針増強ラマン分光法 / AFM-IR / 生体分子 |
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| Outline of Research at the Start |
生体分子機能の発現契機や作動原理は、分子全体の構造変化(アミド結合)と構成分子であるアミノ酸の局所的な分子振動変化の両方に支配される。それらの化学構造変化は分子の赤外吸収とラマン散乱によってそれぞれ観察できる。本研究では、1分子感度を有する探針増強型のラマン分光法と赤外吸収分光を共立する新奇なナノスケール振動分光法を駆使し、生体分子の機能と化学構造ダイナミクスの相関関係を明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aim to elucidate the correlation between the function and chemical structural dynamics of biomolecules by utilizing a novel nanoscale vibrational spectroscopy technique that combines tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) with single-molecule sensitivity and infrared (IR) absorption spectroscopy.
We developed a multimodal optical microscopy system capable of simultaneously measuring spontaneous Raman scattering and mid-infrared absorption-induced photothermal effects. This system enabled concurrent acquisition of Raman and IR spectra from organic and polymer molecules.
As an application to single-molecule analysis, we performed high-sensitivity Raman spectroscopy of individual protein molecules and demonstrated structural analysis at the single-molecule level. We successfully identified the major secondary structural components of proteins, thereby obtaining structural information of proteins immobilized on a substrate.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生体分子機能に関連性が深い化学構造ダイナミクスを解析できる本技術は、タンパク質やペプチドが有する様々な生体機能を明らかにできる。多数の分子の信号を平均的に解析する従来の顕微分光では隠されてしまう１分子特有の挙動や不均一性も、分子を１つ１つ観測することで明らかになると期待される。加えて、グラフェンなどのナノカーボン材料の分析を得意とするラマン分光法とペプチドの２次構造やポリマー観察を得意とする赤外分光法を共立する本技術は、カーボン材料を混合したポリマー材料の化学構造評価にも有効であるため、それらを利用したデバイスの性能評価、新規開発に大きく貢献することが期待される。
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