| 研究課題/領域番号 |
21K18934
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
宮坂 博 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (40182000)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 超解像蛍光観測 / 蛍光スイッチング / 会合体生成 / ナノ粒子 / １波長制御 / 超解像 / 蛍光ブリンキング / 単一ナノ粒子 / 単一波長スイッチ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
蛍光ON-OFF制御可能な分子を用い、その単一分子蛍光像の重心を数nmの空間分解能で決定する超解像観測法は、ナノメートルサイズの構造やダイナミクスの直接的知見取得を可能としている。しかし、この手法は蛍光像の大きさに依存するゲスト分子濃度や光退色の制約から、取得できる知見はごく狭い空間（数μm四方程度）や時間（数分）に限られてきた。本研究では、最近、申請者らが見出した可視一波長照射下で粒子全体として蛍光が明滅（ON-OFF）する有機ナノ集合体を対象に、この蛍光明滅の機構解明、蛍光ON-OFFスイッチング制御手法の開発と確立を行い、測定可能時間・空間の飛躍的拡大を目的とする。
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| 研究成果の概要 |
蛍光ON－OFF状態制御が可能な分子からなるナノ粒子（1万分子以上）が、粒子全体として蛍光ON-OFF挙動を示すことを見出した。このナノ粒子は光吸収確率の増大により、弱励起光強度で蛍光測定可能であることから、超解像蛍光顕微測定に用いた場合、長時間測定を可能とする。本研究ではこのON-OFF機構解明を目的として詳細な測定と解析を行った結果、光反応によりON状態分子が隣接して生成した場合、著しく弱蛍光性の会合体が生成し励起エネルギー捕捉により粒子全体の蛍光がOFFとなること、一方、開環反応が進行し会合体から単量体となった場合、粒子全体からの蛍光がONになることが判明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
単一分子の蛍光像の重心を数nmの分解能で決定し超解像を得る手法は、静的画像のみならず単一分子の動的拡散挙動測定も可能とする。この方法では蛍光ONとOFF状態をスイッチできる分子が重要な役割を果たす。しかし測定には非常に強い励起光強度が必用で、色素の光劣化も迅速に進行するため、長時間、広空間域の知見を得ることは困難であった。本研究では、近年我々が見出した可視単一波長照射下で、全体として蛍光ON－OFF挙動を示すナノ粒子を対象に、その構解明を行った。得られた知見から、非常に弱い照射光強度で測定可能かつ長時間測定を可能とする新たな蛍光ON-OFF可能なナノ粒子の合理的設計が可能となった。
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