Molecular electron microscopy for dynamic studies on molecules and their assemblies

用于分子及其组装体动态研究的分子电子显微镜

• 批准号: 19H05459
• 负责人: 中村 栄一
• 金额: $ 395.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-23 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05459/
• 关键词: 構造解析; 電子顕微鏡; 微量分析; 有機化学; 分子電子顕微鏡学; 結晶形成; 化学反応機構

2021年度は，2020年度に導入した高速カメラを活用して，3次元情報の取得，電子線と有機分子の相互作用の本質および機械的刺激と化学現象の関連の解明，電顕試料の担持法の開発を中心に研究進めることで「動的分子電子顕微鏡学」の確立に向けた取り組みを進めた. 1)　3次元情報取得に向けたハードおよびソフトウエア整備:「電圧可変，温度可変，収差補正，高速カメラ，ノイズ・振動除去ソフト」を備えたSMART-EM研究に特化した世界唯一の電顕を最大限に活用して分子三次元情報の時間展開，すなわち四次元情報の取得に挑んだ．既設のOneViewカメラでの予備的検討では，サンプル分子の配座変化がかなり早いために像のブレが生じて望みの結果が得られていない．そこでベンチマークとしてカーボンナノチューブ（CNT）の立体構造決定を取り上げ，K3-ISカメラのための自動焦点合わせソフトの開発から検討を開始し，所期の成果を得た. 2)機械的刺激と化学現象の関連の解明:化学現象が機械的振動によって影響を受けるという現象は，これまでの化学の標準的な考え方の範疇を超えた発見である.この問題を精査するために、カメラの高速性能を活かして，化学反応と振動の関係を原子レベルで調べ，食塩結晶の成長が入れ物であるCNTの振動と同期していることを発見した．3)電子線と有機分子の相互作用の本質の解明:電顕観察下での電子線と有機分子の相互作用の本質を解明するために，有機結晶の電子回折のシグナル強度の減衰のキネティクスを測定して，減衰が一次速度式に乗ることを発見した．4)試料担持の新手法開発:電顕観察を実施する上での鍵の1つが試料担持の仕組みである．フラーレンの形成する二重膜構造の調製法を開発し、それを透過及び走査電顕観察に役立つサンプル支持膜としての開発を進めた.

In 2021, we will introduce high-speed technology and utilization, acquisition of three-dimensional information, understanding of the nature of interactions between electronic lines and organic molecules, and the relationship between mechanical stimuli and chemical phenomena, and development of support methods for electronic samples. 1)3-D information acquisition direction: voltage variable, temperature variable, differential correction, high speed, vibration elimination software. SMART-EM research is specialized in the world's unique electricity, maximum use of molecular 3-D information, time expansion of molecular 4-D information acquisition. Even if the OneView menu is prepared for discussion, the configuration of the molecule is changed from early to late. K3-IS is the first to determine the three-dimensional structure of CNT, and the development of K3-IS is the first to start, and the expected results are achieved. 2)Explanation of the relationship between mechanical stimulation and chemical phenomena: chemical phenomena are affected by mechanical vibration, and chemical phenomena are affected by mechanical vibration. 3) Explanation of the nature of the interaction between electron lines and organic molecules: Explanation of the nature of the interaction between electron lines and organic molecules under electric observation; Determination of the intensity and attenuation of the electron reflection of organic crystals; Determination of the attenuation of the first-order velocity equation; 4) Development of a new method for sample support: Formation of the electron beam under electric observation. The modulation method for the formation of a double film structure is to develop, transmit and detect the electron beam, and to develop a support film.

项目成果

Nano- and Microspheres Containing Inorganic and Biological Nanoparticles: Self-Assembly and Electron Tomographic Analysis

含有无机和生物纳米颗粒的纳米球和微球：自组装和电子断层扫描分析

• DOI: 10.1021/jacs.0c11944
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the American Chemical Society
• 影响因子: 15
• 作者: Sekine Ryosuke;Ravat Prince;Yanagisawa Haruaki;Liu Chao;Kikkawa Masahide;Harano Koji;Nakamura Eiichi
• 通讯作者: Nakamura Eiichi

化学研究における分子映像の役割

分子成像在化学研究中的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: L. H. Foianesi-Takeshige;S. Takahashi;T. Tateishi;R. Sekine;A. Okazawa;W. Zhu;T. Kojima;K. Harano;E. Nakamura;H. Sato;and S. Hiraoka;Eiichi Nakamura;中村栄一
• 通讯作者: 中村栄一

Non-Aufbau Spiro-Conjugated Quinoidal & Aromatic Charged Radicals

• DOI: 10.1246/bcsj.20200385
• 发表时间: 2021-01
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Samara Medina Rivero;R. Shang;Hiroyoshi Hamada;Qifan Yan;H. Tsuji;E. Nakamura;J. Casado

「革新分子技術」総括寄付講座 研究概要

“创新分子技术”普通讲座教授研究概况

中村研究室研究概要

中村实验室研究概况