超解像赤外分光イメージングによるナノ空間機能解析

• 研究課題/領域番号: 24350003
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 酒井 誠 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (60298172)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2012年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: 超解像 / 赤外分光 / イメージング / ナノ空間 / 振動和周波

研究成果の概要

本研究課題において、２波長レーザー分光法を利用した新規な赤外超解像顕微鏡を開発し、生体分子計測に適用した。装置の空間分解能はおよそ800 nmまで達し、ナノ空間における赤外情報を抽出する事を実現した。この装置を用いた超解像赤外イメージングにより、赤外マッピングが超解像で得られるだけでなく、分子配向やキラルの情報もイメージングする事が可能な、まさに新規な「ナノ空間機能解析」法の確立に成功した。今後、本手法が様々な分野で利用される事を期待する。

研究成果

• [雑誌論文] Mass Analyzed Threshold Ionization Detected Infrared Spectroscopy: Isomerization Activity of the Phenol–Ar Cluster near the Ionization Threshold (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Miyazaki, Shunpei Yoshikawa, François Michels, Kentaro Misawa, Shun-ichi Ishiuchi, Makoto Sakai, Otto Dopfer, Klaus Müller-Dethlefs, Masaaki Fujii
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 17 号: 4 ページ: 2949-2503
  • DOI: 10.1039/c4cp04584j
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 赤外超解像顕微鏡法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠，藤井正明
  • 雑誌名: 高分子 巻: 64 ページ: 588-589
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 赤外顕微鏡によるがん細胞の生体反応計測技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 雑誌名: 光学 巻: 38 ページ: 344-349
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] STED, 蛍光ディップ手法における高解像度実現の共通原理 (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠，藤井正明
  • 雑誌名: O plus E 巻: 36 ページ: 147-151
• [雑誌論文] Quaternary and secondary structural imaging of a human hair by a VSFG-detected IR super-resolution microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai, Katsuya Kikuchi, Masaaki Fujii
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 419 ページ: 261-265
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.02.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] IR super-resolution microspectroscopy and its application to single cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai, Keiichi Inoue, Masaaki Fujii
  • 雑誌名: Curr. Pharm. Bio techno. 巻: 14 号: 2 ページ: 159-166
  • DOI: 10.2174/1389201011314020005
  • 査読あり
• [学会発表] Orientation-sensitive IR imaging of feather β-keratins using a VSFG detected IR super-resolution microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukihisa Watase, Kohei Ushio, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 学会等名: The 3rd Tokyo Tech-Rutgers ICC Workshop in NAIST
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会
• [学会発表] Vibrational sum-frequency generation detected IR super-resolution micro-spectroscopy of human hair α-keratins (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai, Kohei Ushio, Yukihisa Watase, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 3rd Tokyo Tech-Rutgers ICC Workshop in NAIST
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Orientation-sensitive IR imaging of feather β-keratins by a VSFG-detected IR super-resolution microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukihisa Watase, Kohei Ushio, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Hawaii Convention Center、Honolulu
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of molecular orientation of human hair α-keratin fibers by a VSFG detected IR super-resolution microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai, Kohei Ushio, Yukihisa Watase, Masaaki Fujii
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Hawaii Convention Center、Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡法による羽毛β-ケラチンの分子配向イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡瀬五常、牛尾公平、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] VSFG検出赤外超解像顕微鏡法による毛髪α-ケラチンの分子配向イメージング -各振動モードにおける偏光依存性の測定- (2015)
  • 著者名/発表者名: 牛尾公平、渡瀬五常、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] VSFG検出赤外超解像顕微鏡法を用いた羽毛β-ケラチンの分子配向イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡瀬五常、牛尾公平、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第53回生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡法による毛髪α-ケラチンの分子配向イメージング -振動モード毎の偏光依存性測定- (2015)
  • 著者名/発表者名: 牛尾公平、渡瀬五常、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第53回生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] VSFG検出赤外超解像顕微鏡法を用いた羽毛β-ケラチンの赤外分光イメージング～Amide I バンドの偏光依存性測定～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡瀬五常、牛尾公平、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 平成27年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-06-01
• [学会発表] Observation of molecular orientation of human hair α-keratins by a VSFG detected IR super-resolution microspectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai
  • 学会等名: Kick-off symposium on International Collaboration in Chemistry Project on excited state dynamics of molecules in close proximity to nanostructured metal surfaces
  • 発表場所: New Jersey, USA
  • 年月日: 2015-01-15 – 2015-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] Super-resolving IR imaging of biological samples by using vibrational sum-frequency generation detection (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai
  • 学会等名: Department lecture of Brookhaven National Laboratory
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2015-01-13
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外超解像イメージング法による生体分子のナノ空間機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: ナノマクロ物質・デバイス・システム創製アライアンスＧ３分科会
  • 発表場所: 九州大学西新プラザ，福岡
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] 振動和周波検出赤外超解像顕微鏡法による毛髪試料の分子構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、渡瀬五常、牛尾公平、石川春樹、藤井正明、長瀬忍、伊藤隆司
  • 学会等名: 第52回生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡法による毛髪α-ケラチンの分子配向イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 牛尾公平、渡瀬五常、石川春樹、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第8回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学、東広島
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] VSFG検出赤外超解像顕微鏡法による毛髪α-ケラチンの分子配向イメージ ング (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 第6回SFG研究会シンポジウム
  • 発表場所: 筑波大学，筑波
  • 年月日: 2014-08-02 – 2014-08-03
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡を使って生体試料を観察する (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 第48 回量子物理化学セミナー兼理数GPセミナー
  • 発表場所: 横浜市立大学，横浜
  • 年月日: 2014-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡で生体試料を観察する (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 分光イノベーション研究会第３回シンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所，和光
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-29
  • 招待講演
• [学会発表] 振動和周波検出赤外超解像顕微鏡法による毛髪α‐ケラチンの分子配向イメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 牛尾公平、長瀬忍、平野祐司、伊藤隆司、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 平成 26 年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 理化学研究所，和光
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡を使って生体試料を観察する：原理から実測まで (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 平成25年度日本分光学会生細胞分光部会シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡による生体試料観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 東京工業大学キャンパス交流フォーラム・プラスワン
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京
  • 年月日: 2013-03-01
• [学会発表] Secondary and quaternary structural imaging of human hairs by using VSFG-detected IR super-resolution microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto SAKAI and Masaaki FUJII
  • 学会等名: The 16th International Conference on Time-resolved Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: Beppu, Japan
• [学会発表] Observation of human hair samples by a VSFG detected IR super-resolution microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai
  • 学会等名: The 7th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] VSFG 検出赤外超解像顕微鏡による毛髪α-ケラチンの分子配向観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、牛尾公平、長瀬忍、平野祐司、伊藤隆司、石川春樹、藤井正明
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 振動和周波検出赤外超解像顕微鏡による毛髪α-ケラチンの分子配向観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、牛尾公平、長瀬忍、平野祐司、伊藤隆司、石川春樹、藤井正明
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Observation of biological samples using an infrared super-resolution microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai
  • 学会等名: The 17th East Asian Workshop on Chemical Dynamies
  • 発表場所: Kyusyu Univ., Fukuoka(招待講演)
• [学会発表] Development of a mid-IR super-resolution microscope and its application tobiological samples (2012)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai
  • 学会等名: The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan, Symposium on "Star of life shined by frontier microscopies"
  • 発表場所: Nagoya Univ., Nagoya
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 振動和周波発生法を利用した赤外超解像顕微鏡の開発と生細胞への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 日本膜学会第34年会境界領域膜シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京(招待講演)
• [学会発表] 2波長レーザー分光法を利用した超解像赤外分光イメージングシステムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 応用物理学会第49回光波センシング技術研究会
  • 発表場所: 東京理科大学, 東京(招待講演)
• [備考] 藤井・酒井研究室 東京工業大学資源化学研究所分光化学部門
  • URL: http://www.csd.res.titech.ac.jp/indexj.html