室温溶液中における単一分子分光計測法の開発

室温溶液中单分子光谱测量方法的发展

基本信息

批准号：
19655003
负责人：
宮坂博
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、緩和の非常に早い室温溶液中で単分子レベルの励起状態ダイナミックスを追跡可能な方法論の構築を目的とし2年の計画で研究を遂行した。本年度は、ペリレンジイミド誘導体(BP-PDI)を平均1個以下の濃度で含むアルカン液的を薄膜状のハイドロゲル中に固定した試料を作製し、1年次(H19)に構築したフェムトーピコ秒パルスレーザーを励起光源とした共焦点レーザー顕微鏡システムを用いて液的中の単分子蛍光検出を行った。その結果、液滴中のBP-PDIの蛍光は、強度がほぼ一定でブリンキングを示さないものが多く観測された。これはポリマーなどの固体中とは異なり溶液中では緩和が早く、イオン化した色素の電荷再結合が迅速に進行するためであると考えられ、従来の単分子計測の実験系では観測できなかった現象である。また、サイズが200〜300nmの液的中では、蛍光強度の時間変化に数ミリ秒程度のスパイク上の信号が観測された。これは励起用レーザー光の偏光と吸収の双極子モーメントが平行となる配向を取って蛍光分子が液滴-周囲媒体(ハイドロゲル)界面に一時的に留まるためであると解釈できる。一方、直径1μm以上の液滴系では、2種に大別できる特徴的な信号が得られ、これらは液中を自由拡散する状態と、界面近傍で吸・脱着し並進拡散が抑えられた状態からの信号とそれぞれ解釈できた。蛍光強度の時間変化の自己相関関数を計算し、蛍光相関分光法と同様の解析を行うと、並進拡散による寄与に加えてより遅い時定数が得られ、これは上で述べた色素が液滴界面で吸脱着を行うとする解釈を指示する結果であった。さらにこれは高感度CCD検出器による蛍光イメージングによっても直接的に確認された。以上のように本研究により、溶液中における単分子の励起状態ダイナミックス追跡のための基礎的な方法論を確立することができた。

这项研究是在为期两年的计划中进行的，目的是构建一种方法，该方法可以在非常快速的室温解决方案中跟踪单分子水平的激发状态动力学。今年，制备样品，其中含有平均浓度为1或更少的烷基二酰亚胺衍生物（BP-PDI）的烷烃液在薄膜样水凝胶中固定，并使用共焦激光显微镜系统（H19）使用femtopopicecicecicecicecicecicecicecicecicecicecicesecicecicecicecicecicecicecicesecicesecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorsecorse进行了单分子荧光检测。结果，观察到液滴中BP-PDI的荧光几乎是恒定的，没有闪烁。这被认为是因为与聚合物等固体不同，这是因为弛豫迅速发生在溶液中，电离染料的电荷重组迅速发展，这是一种现象，在常规的单分子测量实验系统中无法观察到这种现象。此外，在200-300 nm的液体目标中，由于荧光强度的时间变化，观察到大约几毫秒的尖峰信号。这可以解释为这是因为激光束的极化和吸收的偶极矩彼此平行，而荧光分子暂时停留在液滴 - 型培养基（水凝胶）界面上。另一方面，在直径为1μm或以上的液滴系统中，可以将大致分为两种类型的特征信号，并且可以将其解释为液体中的自由扩散和从界面附近吸吮和吸吮并抑制转移扩散的状态中的自由扩散的信号。当计算荧光强度的时间变化的自相关函数并与荧光相关光谱进行相同的分析，除了转化扩散的贡献外，还获得了较慢的时间常数，这是指示上述染料在液滴界面上粘附和脱附的解释的结果。此外，通过具有高灵敏度CCD检测器的荧光成像直接证实了这一点。如上所述，这项研究使建立了一种基本方法，用于跟踪溶液中单分子的激发状态动力学。