ナノメートル光化学プローブ顕微鏡の開発

纳米光化学探针显微镜的研制

基本信息

批准号：
07750057
负责人：
笹木敬司
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではpH感応高分子微粒子の光マニピュレーションを利用して水素イオン濃度の3次元不均一分布を計測する新しい手法を開発した。pH感応高分子としては、アクリルアミド、N,N-メチレンビスアクリルアミド、フルオレセインアミン誘導体の共重合体を作製した。微粒子を生成する手法として、粉砕法、種々の活性剤によるエマルジョンを利用した手法、噴霧による気体中液滴による手法などを実験的に検討した結果、1μm以下の微粒子を作製するには粉砕法が最適であった。作製した微粒子をナノメートルオーダーの精度で走査するためには、Nd:YAGレーザーを顕微鏡下で集光し放射圧で微粒子を捕捉する光マニピュレーション法を応用した。本手法は非接触・非破壊的な微粒子操作技術であり、試料の物理化学的環境に対する影響もほとんどなく、また、従来のファイバーチップに比べてプローブが試料に接触したときの損傷が小さいという特徴もある。レーザー操作による微粒子の位置制御は、理論的、実験的に約10nmの精度が得られることを確認した。この微粒子をpHの異なる緩衝液中で励起光を照射し、高感度マルチチャンネル分光検出器で蛍光スペクトルを観測した結果、各位置毎のスペクトルから水素イオン濃度分布を解析できることを確認した。本pHプローブ顕微鏡を用いてガラス/水界面の電気二重層の測定を試みたところ、水中とガラス界面近傍におけるpHの差を観測することができた。本手法で得られる空間分解能は光の波長には制限されず、微粒子の大きさと走査の精度によって決まり、ナノメートルオーダーの計測を実現することができ、今後、色素の退色などいくつかの残された問題を克服してナノメートルの分解能で空間分布を観測することを試みたい。

在这项研究中，我们开发了一种新方法，利用 pH 敏感聚合物颗粒的光学操纵来测量氢离子浓度的三维非均匀分布。作为pH敏感性聚合物，制备了丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和荧光素胺衍生物的共聚物。通过对细颗粒生产方法的实验研究，包括粉碎法、使用含有各种活化剂的乳液的方法以及通过喷雾使用气体中的液滴的方法，我们发现粉碎法是生产细颗粒的最佳方法。 1μm以下的颗粒是最佳的。为了以纳米级精度扫描制备的颗粒，我们应用了光学操纵方法，其中将 Nd:YAG 激光在显微镜下聚焦，并使用辐射压力捕获颗粒。该方法是一种非接触式、非破坏性的粒子操控技术，对样品的理化环境几乎没有影响，特点是探针与样品接触时的损伤比传统的光纤尖端还小。。理论和实验已经证实，利用激光操作进行粒子位置控制可以达到约10 nm的精度。在不同pH值的缓冲溶液中用激发光照射颗粒，并使用高灵敏度多通道光谱检测器观察荧光光谱，结果证实可以从光谱中分析氢离子浓度分布。每个位置。当我们尝试使用该 pH 探针显微镜测量玻璃/水界面处的双电层时，我们能够观察到水与玻璃界面附近之间的 pH 值差异。这种方法获得的空间分辨率不受光波长的限制，而是由颗粒的尺寸和扫描精度决定，使得实现纳米级的测量成为可能，我们希望尝试克服这些问题。问题并以纳米分辨率观察空间分布。