Investigation of ultra-high resolution photoinduced force microscopy that can measure chirality of materials and monatomic observation conditions

研究可测量材料手性和单原子观察条件的超高分辨率光诱导力显微镜

基本信息

批准号：
22K18946
负责人：
菅原康弘
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18946/
关键词：
光誘起力顕微鏡

项目摘要

キラリティーは、分子や結晶の構造が、その鏡像と重ね合わすことのできない性質であり、生化学的な過程に影響を与えるほか、創薬において極めて重要な役割を果たすことが広く知られている。これまで、物質近傍に局在する光（近接場光）を検出し、回折限界を超える近接場キラル光学顕微鏡を実現しようとする試みが行われてきた。しかし、先鋭化した光ファイバや金属探針を用いて近接場光を伝搬光に変換する方式では、原子分解能(0.2nm以下)での観察は困難であった。本研究の目的は、物質表面の構造とキラリティーを原子分解能で観察可能な次世代の近接場キラル光学顕微鏡を開発すると共に、その原子分解能観察の条件を解明することにある。そこで、以下の課題について検討した。１）キラリティーの最適観察条件の理論的検討　キラリティーの測定は、円二色性分光法に基づき、右回りの円偏光と左回りの円偏光の応答の差より行う。キラリティーを高感度に測定するために制限している因子（キラリティーの力への変換効率や変位検出計の雑音など）を理論的に検討し、最適観察条件を求めた。２）円偏光を変調する光照射系の実現　キラリティーを高感度に測定するため、右回りの円偏光と左回りの円偏光が交互に入れ替わる光照射系を実現した。３）キラリティーを検出可能な光誘起力顕微鏡の構築　円偏光を変調した光で物質表面を照射し、カンチレバーの周波数シフトに現れる変調成分をロックインアンプで検出することにより、キラリティーを測定できるようにした。

手性是分子或晶体结构不能与其镜像叠加的性质，众所周知，它会影响生化过程，并在药物发现中发挥极其重要的作用。到目前为止，人们一直在尝试实现近场手性光学显微镜，该显微镜可以检测位于物质附近的光（近场光）并超过衍射极限。然而，使用尖锐光纤或金属探针将近场光转换为传播光的方法，很难以原子分辨率（0.2 nm 或更小）进行观察。本研究的目的是开发下一代近场手性光学显微镜，能够以原子分辨率观察材料表面的结构和手性，并阐明原子分辨率观察的条件。因此，我们考虑了以下问题。 1）手性最佳观测条件的理论研究手性是基于圆二色光谱法，根据右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的响应差异来测量的。我们从理论上研究了限制高灵敏度测量手性的因素（例如手性到力的转换效率和位移探测器的噪声），并确定了最佳观测条件。 2) 调制圆偏振光的光照射系统的实现为了以高灵敏度测量手性，我们创建了交替顺时针圆偏振光和逆时针圆偏振光的光照射系统。 3）构建可以检测手性的光诱导力显微镜手性可以通过用圆偏振光照射材料表面并使用锁相放大器检测悬臂梁频移中出现的调制分量来测量。就这样。