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本特定領域研究プロジェクトにおいては、赤外吸収の空間分布を、細胞のサイズ以下のサブミクロンでマッピングし、その時間的な変化を追跡できる2波長ピコ秒赤外超解像顕微鏡法の開発を行う。この実現のために1)種々の蛍光性分子に対する過渡蛍光検出赤外分光法による振動緩和ダイナミクスの研究を行い、これに基づき2)2波長ファーフィールド赤外超解像顕微鏡法の原理を検証し、単一細胞への適用を可能とする方法論の提示を目的とする。平成16年度までにローダミン6G溶液に対して過渡蛍光検出赤外分光法を実行し、振動緩和・振動冷却ダイナミックスの観測に成功した。
平成17年度は、前年度に引き続き、過渡蛍光検出赤外分光法による振動緩和・振動冷却ダイナミックスの研究を継続すると同時に、ピコ秒波長可変レーザーを光源とする赤外顕微分光システムの構築を行った。赤外光の導入により、顕微鏡部分も赤外光用の特別仕様になるため、顕微鏡部の新たな設計・製作も行った。構築したシステムで顕微分光が可能であるかどうかの検証は、ローダミン6G溶液を用いて行った。その結果、構築した顕微システムは、極めて高感度に微小空間からの過渡蛍光を検出可能であることを実証した。さらに、この顕微分光システムを用いて蛍光ラベラーとして用いられる蛍光ビーズに対して赤外超解像法を適用した結果、赤外(3300nm)と可視(621nm)の両方を同時入射した場合にのみ蛍光像が観測され、微小試料における過渡蛍光の観測に成功した。また、赤外波長依存性を測定し、蛍光ビーズにおいても過渡蛍光は赤外振動励起準位を経由する二重共鳴信号であることを併せて確認した。
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