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。

手性是一种特性，即分子和晶体的结构不能与镜像相叠加，并且众所周知会影响生化过程，并在药物发现中起着极为重要的作用。到目前为止，已经尝试检测材料附近的光（近场），并实现超过衍射极限的近场手性光学显微镜。但是，在使用锐化的光纤或金属探针将近场光转化为传播光的系统中，很难在原子分辨率（小于0.2nm）下观察。这项研究的目的是开发下一代近场手性光学显微镜，该光学显微镜可以在原子分辨率下观察材料表面的结构和手性，并阐明观察原子分辨率的条件。因此，我们讨论了以下问题：1）基于圆形二分法光谱测量手性观察条件的理论检查，使用顺时针循环循环极化光和逆时针循环圆极化光的响应之间的差异。理论上检查了手性限制高灵敏度的因素（例如，手性向位移探测器的力和噪声的转化效率）进行了研究，并确定了最佳的观察条件。 2）实施光照射系统，该系统调节圆形光线，以测量高灵敏度的手性，这是一种光照射系统，在该系统中，顺时针循环偏振光和逆时针循环圆形极化光是交替的。 3）构建可以检测手性的光引起的力显微镜的构造：可以通过用光调制的圆形极化光照射材料表面来测量手性，并检测使用锁定放大器在悬臂上出现的调制组件。