研究課題
基盤研究(B)
本研究では、複雑な内部構造を持つソフトマテリアル中に分散したサブミクロンサイズのコロイド粒子をレーザートラップし、試料中の各点において、その揺らぎあるいは力学的外場に対する変位を測定することで、その3次元的な構造や力学的局所ダイナミクスに関する情報をメソスコピックスケールの分解能で得ることを可能とする3次元粘弾性顕微鏡の開発を目指した。このために、トラップ光として高出力(10W)のLD励起赤外線レーザーを新たに導入し、それを2つに分割して2ビームレーザーピンセットを作成した。この際、2軸音響光学回折システムを用いることでトラップ光の焦点位置を試料面内の十ミクロンスケールの範囲内で、2次元的に高速操作を実現した。このような光ピンセットシステムを市販のマルチポートを有する蛍光顕微鏡を利用して新たに組み上げた。さらに、顕微鏡用ステージとして、3次元的に位置制御可能なピエゾステージを通常の手動のステージと併用することで、レーザー光の焦点位置を2次元方向のみならず、深さ方向100nmの精度で走査可能なシステムを実現した。さらに、開発されたシステムを用いて、さまざまなソフトマテリアル複雑流体中に数十nmから数μmサイズのコロイド粒子をプローブとして分散し、その局所的な粘弾性測定をはじめとした力学物性測定ならびに相互作用の直接測定を行った。(1)ネマチック液晶中に分散したコロイド粒子間に働く、極めて長距離かつ異方的な相互作用を精密かつ直接的に測定することはじめて成功した。(2)細胞膜のモデル物質であるリン脂質からなるリポソームにコロイド粒子を内包させ、これを用いてリポソームを内側から直接変形させ、リポソームの表面張力ならびに曲げ弾性率の測定に成功した。
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