近接場発光制御による単一色素分子のナノの分解能イメージング

使用近场发射控制对单个染料分子进行纳米分辨率成像

• 批准号: 11875018
• 负责人: 斎木 敏治
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo (2000)Kanagawa Academy of Science and Technology (1999)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875018/
• 关键词: 近接場光学顕微鏡; 蛍光分子; ファイバプローブ; 計算機シミュレーション; 空間分解能; 単一分子検出; エネルギー移動; 色素分子; 光ファイバ; 検出感度

近接場光学顕微鏡による単一蛍光分子の高分解能検出のためには,従来の近接場ファイバプローブに対する性能改善が最も重要な課題であった.そこで本研究では,主にテーパー構造の設計・最適化による蛍光集光効率向上と良質な金属微小開口を実現するための作製手法の確立を目指した.テーパー構造に関しては,二段階プローブが最適構造であることを提案し,さらに計算機シミュレーションを取り入れることによって,細かな構造パラメータの最適化を試みた.一方,開口作製に関しては,観察試料基板に対して先端を押し付けるという原始的ではあるが,理にかなった方法を採用した.これにより,開口が小さく,真円状でかつ開口面が平坦な理想的プローブが実現された.このようにして準備したプローブを使用し,単一蛍光分子検出に取り組んだ.試料としては石英基板表面に色素分子Cy5.5を分散させたものを観察した.プローブにヘリウムネオンレーザ光を導入し,開口を通して色素分子に照射する.分子からの蛍光を再び開口を通して集光し,アバランシェフォトダイオードでフォトンカウンティング検出する.ピエゾ素子を使って試料を走査することにより二次元画像を取得した結果,一つの蛍光分子を15〜30nmの高分解能でイメージングすることに成功した.特に開口径が30nmであるにもかかわらず15nmの分解能が得られることが何度かあった.このような超分解能のメカニズムとしては,開口金属と蛍光分子との間のエネルギー移動などが考えられる.もしこのメカニズムが実際に寄与しているとすると,最終的には数nmの分解能も達成可能である.

The high decomposition of optical molecules in the near field is the most important problem to improve the performance of the field. In this study, the main purpose of this study is to design the most advanced optical emission light set light rate of the metal micro-opening device to make sure that the target is correct. In the second stage, the most important part of the system is the proposal of the system, the computer is responsible for the input of the data, and the computer is responsible for the input of the data. On one side, it is necessary to use the method to make sure that the material substrate is used in the first place, and that the method is used. The opening is very small, and the opening surface is very flat. The ideal one can make you feel better. We are ready to use a photoluminescent molecule to extract data from the system. The pigment molecule Cy5.5 on the surface of quartz substrate is dispersed. In this way, the light is used to enter the device, and the opening is used to illuminate the pigment molecules. The molecular light is used to collect the light through the opening port, and the system is used to collect the light. The result of the two-dimensional portrait is obtained. The results show that the high decomposition of the light molecule 15~30nm can cause the success of the image. In this way, we can get the results of the decomposition of 30nm and 15nm. The ultra-decomposition of the metal is very effective, and the opening of the metal is sensitive to the molecular weight. We need to know that the most accurate nm decomposition is possible.

项目成果

T. Saiki: "Near-field optical fiber probe optimized for illumination-collection hybrid mode operation"Appl. Phys. Lett.. 74. 2773-2775 (1999)

T. Saiki：“针对照明-采集混合模式操作进行优化的近场光纤探头”Appl。

H. Nakamura: "Spatial resolution of near-field scanning optical microscopy with sub-wavelength aperture"Suppl. Prog. Theor. Phys.. (in press).

H. Nakamura：“具有亚波长孔径的近场扫描光学显微镜的空间分辨率”增刊。

N.Hosaka and T.Saiki: "Near-field fluorescence imaging of single molecules with a resolution in the range of 1nm"Journal of Microscopy. (in press). (2001)

N.Hosaka 和 T.Saiki：“分辨率在 1nm 范围内的单分子近场荧光成像”显微镜杂志。

斎木敏治(分担執筆): "走査型プローブ顕微鏡 基礎と未来予測"森田清三編著,丸善. 181 (2000)

Toshiharu Saiki（撰稿人）：“扫描探针显微镜的基础知识和未来预测”，Seizo Morita，Maruzen 181（2000）编辑。