【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】26600065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

表面・界面 / プラズモニクス / 表面増強ラマン散乱 / 細胞表面 / ナノ・マイクロファブリケーション / 固液界面 / マイクロ・ナノファブリケーション

【研究成果の概要】

本研究は、極薄有機膜や固液界面近傍の深さ方向の分子構造変化をナノスケールで観察し、in vivo（生体内）観察・解析をラベルフリーで可能とする革新的なセンシング手法を確立し、分子レベルからの細胞生理機構の研究への応用の可能性を探ることを目的とした。表面増強ラマンを極めて高感度かつ汎用的に適用可能とする透過型プラズモンセンサを用い、自己集積化単分子膜や脂質二重膜、細胞等の表面近傍の化学構造測定に成功した。また膜の深さ方向の構造分布の0.1nmレベルでの測定を実現した。さらに表面修飾によりpH変化の測定にも成功した。本手法は種々の細胞腫の識別や動的測定による代謝の解析など幅広い応用が期待される。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】マイクロ・ナノデバイス

【研究領域課題番号】21241035 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

AFM / 表面界面 / APM / STM / TEMAFM / 固液界面 / 力計測 / SPM / マルチモード / 液中AFM / 環境制御型SPM

【研究成果の概要】

原子間力顕微鏡において、従来の一定周波数シフト制御に代わり、新しい制御方法として、周波数シフト極小点制御を提案し、構想に基づく制御系を構築し、撮像を行った.探針原子と試料中原子の組み合わせによって、フォースカーブが異なるため、本構想の制御方法を用いると、擬似的にポテンシャルの谷の深さを可視化することが可能となる.シリコンや半田に新しい撮像方法を適応したところ、オングストローム大の特徴点が観察され、各点の周波数シフトのヒストグラムを取ったところ、離散的分布を示すことが明らかにされた.この結果は、組成の違いを原子分解能で可視化したことを示唆するものである.FIMAFMを構築し、エミッター先端に各種分子を修飾し、その振動的エミッションパターンを観測した.分子の骨格による差異を確認した.今後、エミッションパターンの変化から振動の変化を計測するとともに、振動の制御を行う.同装置は、組成コントラストを有するAFMの検証にも用いることが期待される.温度可変液中AFMで、探針の励振方向を試料面ならびに法線方向に連続的に変化させることのできる装置を実現した.純水中で雲母の表面に靄状に揺らぐ構造が存在することや、その像の高さのヒストグラムを取ると、雲母以外に、試料法線方向に離散性のある構造があることを示した.その構造は表面での水の構造を反映していると考えられる.つまり、雲母表面で、構造化した水分子が、分のオーダーで揺らいでおり、その大きさが10ナノメートルオーダであることを示唆する結果を得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円)