三次元超解像イメージングによる単一高分子鎖の立体構造・ダイナミクスの評価

• 研究課題/領域番号: 20685016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 青木 裕之 京都大学, 先端医工学研究ユニット, 准教授 (90343235)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2010年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2009年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2008年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
• キーワード: 単一高分子鎖 / 表面・界面 / 蛍光顕微鏡 / 超解像 / 分子運動 / 高分子ダイナミクス

研究概要

高分子鎖一本のコンホメーションを直接観察するためのナノメートルスケールの空間分解能を示す光学イメージング技術の開発を行った。三次元空間において15×15×80nm^3の空間分解能を達成する超解像顕微鏡Photo-Activated Localization Microscopy(PALM)の構築を行うとともに、フォトクロミック蛍光色素によってラベルされたポリブチルメタクリレート(PBMA)の合成を行った。これにより高分子鎖一本のコンホメーションをナノメートルスケールの空間分解能で評価することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Segmental Orientation of Single Polymer Chain in Langmuir-Blodgett Film Studied by Defocus Fluorescence Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Toshiaki Takahashi, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Polym.J. 43 ページ: 218-221
  • NAID: 10027789250
• [雑誌論文] Segmental Orientation of Single Polymer Chain in Langmuir-Blodgett Film Studied by Defocus Fluorescence Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Toshiaki Takahashi, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Polym.J. 巻: 43 ページ: 218-221
  • NAID: 10027789250
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単一分子計測による高分子鎖の構造評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 雑誌名: 高分子 巻: 60 ページ: 66-69
  • NAID: 10027789827
• [雑誌論文] Conformational Relaxation of Single Polymer Chains Confined in Two-Dimensional Plane Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Ryojun Sekine, Tatsuya Iwamoto, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Polym.J. 42 ページ: 124-130
  • NAID: 10026363961
• [雑誌論文] Conformational Relaxation of Single PolymerChains Confined in Two-Dimensional Plane Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Aoki, R.Sekine, T.Iwamoto, S.Ito
  • 雑誌名: Polym.J. 42 ページ: 124-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Poly (methacrylate)s Labeled by Perylene Diimide: Synthesis and Applications in Single Chain Detection Studies (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Toshiaki Takahashi, Ryojun Sekine, Yasunari Tamai, Shinji Aoki, Keita Tani, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Polym.J. 41 ページ: 778-783
  • NAID: 10025525523
• [雑誌論文] Conformation of Single Block Copolymer Chain in Two-Dimensional Microphase-Separated Structure Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryojun Sekine, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113 ページ: 7095-7100
• [雑誌論文] Affine Deformation of Single Polymer Chain in Poly (methyl methacrylate) Films under Uniaxial Extension Observed by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Toru Ube, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito, Jun-ichi Horinaka, Toshikazu Takigawa, Toshiro Masuda
  • 雑誌名: Polymer 50 ページ: 3016-3021
• [雑誌論文] Conformation of Single Homopolymer Chain in Micro-Phase Separated Block Copolymer Monolayer Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasunari Tamai, Ryojun Sekine, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Macromolecules 42 ページ: 4224-4229
• [雑誌論文] Chain End Distribution of Block Copolymer in Two-dimensional Microphase-Separated Structure Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryojun Sekine, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113 ページ: 12865-12869
• [雑誌論文] 近接場光学顕微鏡による高分子のナノ構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 雑誌名: 高分子論文集 66 ページ: 312-320
  • NAID: 10025094206
• [雑誌論文] Chain End Distribution of Block Copolymer in Two-dimensional Microphase-Separated Structure Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Sekine, H.Aoki, S.Ito
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113 ページ: 12865-12869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Poly(methacrylate)s Labeled by Perylene Diimide : Synthesis and Applications in Single Chain Detection Studies (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Aoki, T.Takahashi, R.Sekine, Y.Tamai, S.Aoki, K.Tani, S.Ito
  • 雑誌名: Polym.J. 41 ページ: 778-783
  • NAID: 10025525523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation of Single Homopolymer Chain in Micro-Phase Separated Block Copolymer Monolayer Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tamai, R.Sekine, H.Aoki, S.Ito
  • 雑誌名: Macromolecules 42 ページ: 4224-4229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Affine Deformation of Single Polymer Chain in Poly(methyl methacrylate) Films under Uniaxial Extension Observed by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ube, H.Aoki, S.Ito. J.Horinaka, T.Takigawa, T.Masuda
  • 雑誌名: Polymer 50 ページ: 3016-3021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation of Single Block Copolymer Chain in Two-Dimensional Microphase-Separated Structure Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Sekine, H.Aoki, S.Ito
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113 ページ: 7095-7100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Molecular Imaging of Rotaxane Based on Glass Substrates : Observations of Rotary Movement of a Rotor (2008)
  • 著者名/発表者名: Dai Nishimura, Yoshinori Takashima, Hiroyuki Aoki, Toshiaki Takahashi, Hiroyasu Yamaguchi, Shinzaburo Ito, Akira Harada
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 120 ページ: 6166-6168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo Gel-Sol/Sol-Gel Transition and Its Patterning of a Supramolecular Hydrogel as Stimuli-Responsive Biomaterials (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinji Matsumoto, Satoshi Yamaguchi, Shiori Ueno, Harunobu Komatsu, Masato Ikeda, Koji Ishizuka, Yuko Iko, Kazuhito V. Tabata, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito, Hiroyuki Noji. Raru Hamachi
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 14 ページ: 3977-3986
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近接場光学顕微鏡による単一高分子鎖の延伸過程の直接観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 53 ページ: 787-791
• [学会発表] 超解像光学による界面/薄膜における単一高分子鎖の構造評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 単一分子の超解像観察による高分子鎖の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森一樹, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 超解像光学顕微鏡による高分子材料の構造評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 森一樹
  • 学会等名: 2010 年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Conformation of Single Polymer Chain under Tensile Deformation Studied by Near-Field Optical Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Toru Ube, Shinzaburo Ito, Jun-ichi Horinaka
  • 学会等名: International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter 2010
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2010-08-18
• [学会発表] Dynamics of Single Polymer Chain Studied by Defocus Fluorescence Imaging Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Toshiaki Takahashi, Shinzaburo Ito
  • 学会等名: 5th Pacific Rim Conference on Rheology (PRCR-5)
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Dynamics of Single Polymer Chain Studied by Defocus Fluorescence Imaging Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Toshiaki Takahashi, Shinzaburo Ito
  • 学会等名: 5th Pacific Rim Conference on Rheology
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Conformation of Single Polymer Chain under the Uniaxial Extension Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Toru Ube, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito, Jun-ichi Horinaka
  • 学会等名: 5th Pacific Rim Conference on Rheology (PRCR-5)
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Properties of single polymer chain studied by near-field/super-resolution optical microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Aoki
  • 学会等名: 6th Single Molecule Meeting
  • 発表場所: 東京工業大
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 単一分子観察による高分子鎖の構造とダイナミクスの評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 09-2高分子表面研究会
  • 発表場所: 東京理科大森戸記念館
  • 年月日: 2010-01-15
• [学会発表] Conformation of single polymer chain in uniaxially stretched film studied by scanning near-field optical microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Toru Ube, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito, Jun-ichi Horinaka
  • 学会等名: 11th Pacific Polymer Conference (PPC11)
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Conformation of single polymer chain in uniaxially stretched film studied by scanning near-field optical microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ube, H.Aoki, S.Ito. J.Horinaka
  • 学会等名: 11th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: ケアンズ(オーストラリア)
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Scanning near-field optical microscopy study for single homopolymer chain location and orientation in microphase-separated block copolymer monolayer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasunari Yamai, Ryojun Sekine, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific conference on Near-Field Optics (APNFO-7)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] Scanning near-field optical microscopy study for single homopolymer chain location and orientation in microphase-separated block copolymer monolayer (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tamai, R.Sekine, H.Aoki, S.Ito
  • 学会等名: 7th Asia-Pacific conference on Near-Field Optics
  • 発表場所: 済州島(韓国)
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡でみる絡み合い系における単一高分子鎖の伸長と緩和 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宇部達, 青木裕之, 伊藤紳三郎, 堀中順一
  • 学会等名: 第57回レオロジー討論会
  • 発表場所: 宇部全日空ホテル, 山口
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡でみる絡み合い系における単一高分子鎖の伸長と緩和 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宇部達, 青木裕之, 伊藤紳三郎, 堀中順一
  • 学会等名: 第57回レオロジー討論会
  • 発表場所: 宇部全日空ホテル
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] 超解像蛍光観察による単一高分子鎖の拡がりの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 森一樹, 高橋利明, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] Conformation of Single Poly(methyl methacrylate) Chains in an Ultra-Thin Film Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡による高分子単分子膜のミクロ相分離構造における単一分子鎖の形態評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 玉井康成, 關根良潤, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 単一分子イメージングによるポリメタクリレート高分子鎖の構造評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 森一樹, 高橋利明, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 2009年光化学討論会
  • 発表場所: 桐生市市民文化会館
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡でみる絡み合い系における単一高分子鎖の緩和挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宇部達, 青木裕之, 伊藤紳三郎, 堀中順一
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 単一分子イメージングによるポリメタクリレート高分早鎖の構造評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 森一樹,高橋利明, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 2009年光化学討論会
  • 発表場所: 桐生市市民文化会館
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 超解像光学観察による単一高分子鎖の構造とダイナミクスの評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 第2回長崎ナノダイナミクス講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2009-03-14
• [学会発表] 固-液界面における高分子ブラシの分子運動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 08-1高分子表面研究会
  • 発表場所: 東京工業大学百年記念館
  • 年月日: 2008-10-17
• [学会発表] 固一液界面における高分子ブラシの分子運動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 08-1高分子表面研究会
  • 発表場所: 東京工業大学百年記念館
  • 年月日: 2008-10-17
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡を用いたPMMA膜の伸長および緩和過程における単一高分子鎖の形態観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇部達、青木裕之、伊藤紳三郎、堀中順一
  • 学会等名: 第56回レオロジー討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2008-10-08
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡でみるPMMA延伸膜中における単一高分子鎖の伸長および緩和挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇部達、青木裕之、伊藤紳三郎、堀中順一
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡による二次元ミクロ相分離構造中におけるブロックコポリマー鎖のコンホメーションに関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関根良潤、青木裕之、伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] デンドリマー開始リビングラジカル重合法による19F-MRIプローブとしての含フッ素高分子ナノ微粒子 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川倫弘、仁田原智、青木裕之、伊藤紳三郎、吉村公博、都築英寿、富田佳紀、矢野哲哉
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-29
• [学会発表] ナノエマルジョン法によるFRET型高分子ナノ微粒子の作製と光イメージングへの応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 角田純一、仁田原智、青木裕之、伊藤紳三郎、吉村公博、南昌人、富田佳紀、矢野哲哉
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-29
• [学会発表] 単一分子配向イメージングによる高分子鎖ダイナミクスの評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋利明、青木裕之、伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-28
• [学会発表] 単一分子計測による高分子鎖の形態とダイナミクスの評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 第55回関西レオロジー研究会例会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 2008-08-29
• [学会発表] Structure of Polymer Ultra-Thin Film Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki
  • 学会等名: Taiwan-Japan Bilateral Symposium on Surface/Interface Science and Nano-Soft Material
  • 発表場所: Taroko, Taiwan
  • 年月日: 2008-08-09
• [学会発表] 近接場光学分光と単一分子分光によって明らかにする単一高分子鎖の構造とダイナミクス (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 第70回高分子若手研究会[関西]
  • 発表場所: 京都府立ゼミナールハウス
  • 年月日: 2008-07-26
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡による高分子単分子膜のミクロ相分離構造と分子鎖形態の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 玉井康成, 關根良潤, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第54回高分子研究発表会(神戸)
  • 発表場所: 兵庫県中央労働センター
  • 年月日: 2008-07-18
• [学会発表] 超解像光学による単一高分子の構造評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 第54回高分子研究発表会(神戸)
  • 発表場所: 兵庫県中央労働センター
  • 年月日: 2008-07-18
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡による二次元ミクロ相分離中における単一ブロックコポリマー鎖の形態観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関根良潤, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2008-05-29
• [学会発表] デンドリマー開始剤からのリビングラジカル重合法による含フッ素高分子ナノ微粒子の設計と特性解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川倫弘、仁田原智、青木裕之、伊藤紳三郎、吉村公博、都築英寿、富田佳紀、矢野哲哉
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2008-05-29
• [学会発表] ミニエマルジョン法による共役高分子ナノ微粒子の作製と光イメージングへの応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 角田純一、仁田原智、青木裕之、伊藤紳三郎、吉村公博、南昌人、富田佳紀、矢野哲哉
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2008-05-29
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡でみる一軸伸長および応力緩和過程における単一PMMA鎖の形態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇部達, 青木裕之, 堀中順一, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィ"コ横浜
  • 年月日: 2008-05-28
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡でみる一軸伸長および応力緩和過程における単一PMMA鎖の形態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇部達、青木裕之、堀中順一、伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2008-05-28
• [学会発表] 近接場光学顕微鏡による一軸伸長下における単一高分子鎖の形態評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之、宇部達、伊藤紳三郎
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第64回学術講演会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2008-05-21
• [図書] 高分子分析入門(近接場光学顕微鏡)第16章 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: 講談社サイエンティフィク
• [図書] 近接場光のセンシング・イメージング技術への応用-最新のバイオ・化学・デバイス分野への展開-(近接場光学顕微鏡による高分子材料の構造評価)(民谷栄一, 朝日剛監修)第10章 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 近接場光のセンシング・イメージング技術への応用-最新のバイオ・化学・デバイス分野への展開-(分担執筆) (2010)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Molecular Nano Dynamics : Vol.I: Spectroscopic Methods and Nanostructures(Structure and Dynamics of Confined Polymer Chains Studied by Spatially and Temporally Resolved Fluorescence Techniques)(Ed.by H.Fukumura, M.Irie, Y.Iwasawa, M.Masuhara, K.Uosaki)Chap.4 (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki
  • 出版者: Wiley-VCH, Weinheim
• [図書] 高分子の表面・界面分析法の新展開(近接場光学顕微鏡による高分子薄膜・表面領域のナノ空間観察)(西岡利勝, 黒田孝二, 遠藤一央編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://photo.polym.kyoto-u.ac.jp/aoki/