2022 年度研究成果報告書

単一微小液滴が引き起こす光の量子効果を用いたタンパク質構造ゆらぎの一分子測定

研究課題

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研究課題/領域番号	19H02678
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関	大阪公立大学 (2022) 大阪市立大学 (2019-2021)
研究代表者	迫田憲治大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (80346767)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	微小液滴 / イオントラップ / 蛍光検出
研究成果の概要	空間捕捉された単一微小液滴が微小な光共振器として振る舞うことに注目し，液滴で生じる特徴的な現象であるwhispering gallery mode共鳴や励起光共鳴を利用することによって，液滴に溶存した分子から放出される蛍光を高感度に検出することを目指した。液滴に溶存した分子の振る舞いを観測するには長時間にわたって安定に液滴を空間捕捉する必要がある。これを実現するために，液滴捕捉のためのイオントラップとそれを設置する冷却断熱チャンバーを独自に開発した。また，この装置を用いて捕捉した液滴からの蛍光を観測したところ，既報の装置と比べて蛍光検出感度が約2桁向上していることが分かった。
自由記述の分野	光物理化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	蛍光分光は様々な分光法のなかでも最も検出感度の高い分光法の一つであり，かつ測定対象を非破壊的に観測できる手法でもある。本研究では，空間捕捉された単一微小液滴が示す特徴的な現象である励起光共鳴を利用することよって蛍光検出感度の向上を達成した。また最近，微小液滴内の化学反応がバルク溶液中の化学反応とはかなり異なることが分かってきており，高感度「その場観測」分光の発展による微小環境の詳細分析が強く望まれている。本研究で開発した手法を化学反応の追跡に利用できれば，微小環境における化学反応の特異性が何に起因しているかを明らかにするための有用なツールになり得る。