高分子ナノ構造の直接観察を目指した深紫外近接場光学顕微鏡の開発

开发用于直接观察聚合物纳米结构的深紫外近场光学显微镜

基本信息

批准号：
15750180
负责人：
青木裕之
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度の研究成果により、深紫外近接場顕微鏡の要素技術を確立し、波長200-300nmの深紫外波長領域を用いた蛍光近接場光学顕微鏡測定を実現することができた。本年度では、システムの拡張を行うことで、材料のより多彩な情報を計測可能にした。具体的な研究の内容および成果は以下の通りである。(1)液中におけるin situ計測。液中環境下での構造・物性は材料表面の濡れ性や潤滑性に大きな影響を及ぼす。そこで、液中における高分子材料の構造を高解像度でその場観察を目指して開発を行った。近接場の照明機構として、従来の光てこに替えて、圧電素子を利用したフィードバック機構を導入することで、液中で膨潤したソフトな試料に対しても安定して近接場照明を行うことが可能となった。これにより水中の高分子フィルムの膨潤挙動の解析や、生体細胞の高分解能観察を行うことに成功した。(2)深紫外分光計測。これまでの深紫外光イメージングでは、信号光として、検出対象とする特定の化学種に特有の波長範囲の蛍光をフィルターで分別することで行ってきた。しかしこの手法では、観察対象に含まれる化学種が未知の場合には、それが何であるかを知ることは困難である。そのため、本年度では信号光を分光計測器に導く光学系を新たに設けた。これにより近接場顕微鏡の高分解能(〜100nm)で蛍光スペクトルを取得することができ、深紫外励起光源を用いることによってほぼすべての芳香族化合物の同定が可能となった。以上のように、本課題により、高分子材料を前処理なく高分解能で直接観察可能な、深紫外近接場光学顕微鏡を開発することができた。

去年的研究结果已建立了深紫外线近场显微镜的基本技术，并能够使用200-300 nm的深紫外线范围实现荧光近场光学显微镜测量。今年，通过扩展系统，我们使得衡量材料的更多信息成为可能。特定的研究内容和结果如下：（1）液体的原位测量。液体环境中的结构和物理特性对材料表面的润湿性和润滑性有重大影响。因此，我们开发了液体中聚合物材料的结构，目的是高分辨率的原位观察。作为一种近场照明机制，通过使用压电元件而不是常规的轻杆引入反馈机制，即使对于液体肿胀的软样品，也可以稳定地执行近场照明。这导致了对水在水中聚合物膜的肿胀行为的成功分析，并进行了对活细胞的高分辨率观察。（2）深紫外线光谱测量。以前的深紫外光成像是通过在特定化学物种中特有的波长范围内的荧光进行荧光进行的，该荧光被检测为信号光。但是，通过这种技术，很难知道观察靶中的物种所包含的东西是未知的。因此，今年已经安装了一个新的光学系统，以指导光谱测量仪器信号灯。这允许以近场显微镜的高分辨率（最多100 nm）获取荧光光谱，并通过使用深紫外线激发光源来鉴定几乎所有芳族化合物。如上所述，此问题使得深紫外线近场光学显微镜的发展可以直接观察到高分辨率的聚合物材料而无需预处理。