蜘蛛の巣の粘性物質の挙動解明のための光プローブ分析システムの新たな開発

本研究では、超短パルスレーザー光源を用いた分光手法によって、粘球の光物性（蛍光、多光子吸収発光、赤外吸収、第二高調波など）を調べ、それら特有のスペクトル（波長）を選択しながらイメージングする。これにより分子構造の特徴や成分分布の変化における挙動を明らかにすることが目的である。サンプルを前処理せず、非接触的な手法を用いて分析しなければならない。そのため、光学的手法は直径数マイクロメートルの粘球を観察することができる。しかし、一般的な光学顕微鏡では粘球の形態変化は観察できるが、付着前後における粘球の物性変化および粘着メカニズムを分析するためには、分光学的または非線形光学的手法に基づくマイクロイメージングを実施する必要がある。二倍波顕微鏡の場合、規則性が高く、非中心対称である構成物質について、コントラストの高いイメージを観測できる。粘球の構成成分における非中心対称構造および屈折率の変化においても、超短パルス光源を用いれば、効率よく粘球の構成成分を選択するイメージングができる。今年度では、目的を達成するための重要なシステムとして、直径数マイクロメートルのものを短時間でイメージングできる顕微鏡システムを開発し、蛍光、多光子吸収発光、光第二高調波発生の観察を一体化したフルフィールド顕微イメージングシステムを開発・構築した。超短パルスレーザービームを極限まで集光せず、比較的に広い面積での励起、いわゆるスナップショット法によって、数ms~数sの露光時間で、画像数2304×2304、数μmの空間分解能で蛍光、多光子吸収発光および光第二高調波発生をイメージングを行うことができた。その他、4f光学系と顕微鏡システムを組み合わせて、0.5 m先の対象物を観察する長距離顕微鏡を開発した。以上に開発した計測システムを動作確認し、実際の蜘蛛の巣を観察・分析するための環境が整った。

本研究では、超短パルスレーザー光源を用いた分光手法によって、粘球の光物性（蛍光、多光子吸収発光、赤外吸収、第二高調波など）を調べ、それら特有のスペクトル（波長）を選択しながらイメージングする。これにより分子構造の特徴や成分分布の変化における挙動を明らかにすることが目的である。サンプルを前処理せず、非接触的な手法を用いて分析しなければならない。そのため、光学的手法は直径数マイクロメートルの粘球を観察することができる。しかし、一般的な光学顕微鏡では粘球の形態変化は観察できるが、付着前後における粘球の物性変化および粘着メカニズムを分析するためには、分光学的または非線形光学的手法に基づくマイクロイメージングを実施する必要がある。二倍波顕微鏡の場合、規則性が高く、非中心対称である構成物質について、コントラストの高いイメージを観測できる。粘球の構成成分における非中心対称構造および屈折率の変化においても、超短パルス光源を用いれば、効率よく粘球の構成成分を選択するイメージングができる。今年度では、目的を達成するための重要なシステムとして、直径数マイクロメートルのものを短時間でイメージングできる顕微鏡システムを開発し、蛍光、多光子吸収発光、光第二高調波発生の観察を一体化したフルフィールド顕微イメージングシステムを開発・構築した。超短パルスレーザービームを極限まで集光せず、比較的に広い面積での励起、いわゆるスナップショット法によって、数ms~数sの露光時間で、画像数2304×2304、数μmの空間分解能で蛍光、多光子吸収発光および光第二高調波発生をイメージングを行うことができた。その他、4f光学系と顕微鏡システムを組み合わせて、0.5 m先の対象物を観察する長距離顕微鏡を開発した。以上に開発した計測システムを動作確認し、実際の蜘蛛の巣を観察・分析するための環境が整った。