2016 Fiscal Year Annual Research Report
Super resolution Raman microscopy using structured illumination
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26286063
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤田 克昌 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362664)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ラマン散乱 / 光学顕微鏡 / 超解像顕微鏡 / 構造化照明 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラマン分光法は分子や結晶格子の振動を光学的に直接検出し、分析を行うことが可能である。近年、ラマン分光法を取り入れた光学顕微鏡、ラマン散乱顕微鏡、に研究開発が進んでおり、生物学、医学等のバイオ分野から材料工学の分野まで幅広く応用されている。しかしながら光を用いる技術であるため、その空間分解能は波長の半分程度に制限されており、300nm以下の構造体や物質分布をラマン散乱顕微鏡により観察することは困難であった。また、ラマン散乱光は微弱な光学現象であるため、多くの超解像顕微鏡の技術を適用することが難しく、高解像度観察のための技術開発が必要とされていた。
本研究では、微弱なラマン散乱光を利用しながらも従来技術の空間分解能の限界を超えるラマン散乱顕微鏡の実現のため、ライン照明法と構造化照明法とを組み合わせた構造化ライン照明顕微鏡の開発を目的とした。構造化ライン照明を用いた走査型ラマン散乱顕微鏡の光学系を新たに設計、および試作を行った。構造化ライン照明の実現のため、位相グレーティングを通して２つのライン照明光を作成し、それを試料上で干渉させる照明光学系を試作した。位相グレーティングはピエゾステージにより制御し、３つの異なる位相の干渉縞でラマン散乱像の取得し、超解像顕微鏡法で一般的に使用されるフーリエ空間での画像再構成を通して高解像度のラマン散乱像を得た。また、試料を理想的な状態で固定し観察するための試料冷却ステージの組み込みも行った。
試料にはポリスチレンとPMMAの微小ビーズ、グラフェンやグラファイトのカーボン材料、また生体の脂質繊維構造を用いた。それぞれの観察結果において従来技術に比べて高い解像度の観察、分析が行えることを示した。また実験的、理論的に結像特性を測定した結果、従来技術より約1.8倍、従来の理論限界より1.4倍高い空間分解能が得られていることを確認した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 構造化ライン照明顕微鏡による高分解能ラマンイメージング2016
Author(s)
渡辺梢, Almar F. Palonpon, Nicholas I. Smith, Liang-da Chiu, 笠井淳司, 橋本均, 河田 聡 , 藤田克昌
Organizer
Optics & Photonics Japan
Place of Presentation
筑波大学（東京）
Year and Date
2016-11-01 – 2016-11-01
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