界面単一分子分析:界面上で高速に動き回る分子をひとつずつ数えて分析する

界面单分子分析：对界面上快速移动的分子一一进行计数和分析。

• 批准号: 12875161
• 负责人: 原田 明
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875161/
• 关键词: 単一分子検出; レーザー蛍光; 共焦点顕微鏡; 光子計数顕微鏡; 水面; 油水界面; 蛍光色素; 少数分子系の化学

液面上や液面の近くで、個々の分子は液面内の運動や溶解・吸着を繰り返している。本研究は、「希薄な溶液の表面において高速で動き回る溶質分子の1つ1つを数える」というこれまでに成功例の報告が全くないアプローチにより界面にある分子の動的な挙動を観測することで、界面の関わる化学現象の理解を新規な観点から開拓することを試みた。液面で高速に動き回る分子を一つずつ数える手法の確立、および、界面における少数分子系の化学の理解に向けた研究への着手を目的とした。2年計画の最終年度である本年度は、共焦点レーザー蛍光光子計数顕微鏡システムに検出感度向上のための改良を加えつつ、バルク溶液の液性(イオン強度と酸度)を変化させての実験を系統的に行った。界面張力測定や他の界面選択的分子検出法である表面光イオン化法、表面第二高調波発生法、共焦点レーザー蛍光スペクトル測定法も併用して同一の試料系について多方面から検討して比較することを試み、以下の結果および成果を得た。なお研究成果は2回の国際会議と3回の国内会議にて公表した。(1)試料とした水溶性色素分子であるローダミン6Gでは希薄溶液の表面でも分子が会合体を形成することが一般的であることを見いだした。また、この試料系でも共焦点レーザー顕微鏡により表面選択的に蛍光スペクトルが観測できることを明らかにした。(2)バルク溶液のイオン強度や酸度は会合数や蛍光量子収率に影響を与える。影響の受け方は、バルク溶液中にある同一種類の分子とは異なる。特に、中性の酸度では表面ならではの化学種形態が存在する可能性が強く示唆された。(3)水面への吸着飽和が起きていない1μM以下の濃度においても、表面での分子配向や会合状態は、バルク溶液の濃度と伴に変化していることを明かにし、実験的に、希薄溶液表面の分子状態をより詳細に検討する必要があることを示した。

At the liquid surface, や at the liquid surface, <s:1> near くで, 々 <s:1> molecules are in motion within the liquid surface や, dissolving and absorbing を substances <s:1> and returning て て る る. は this study, "thin の な solution surface に お い て high-speed dynamic き で る solute molecules back の つ 1 つ を number え る" と い う こ れ ま で に successful cases all が の report く な い ア プ ロ ー チ に よ り interface に あ の る molecules moving な 挙 dynamic を 観 measuring す る こ と で, interface の masato わ る chemical phenomena の understand を new rules な 観 point か ら pioneering す る こ と を try み た. Liquid level で high-speed dynamic き に つ る molecular を back ず つ number え る gimmick の establishment, お よ び, interface に お け る few molecules is の chemical の understand に to け た research へ の to を purpose と し た. 2 years project の final annual で あ る は this year, a total focus レ ー ザ ー 蛍 light photon counting 顕 micromirror シ ス テ ム に 検 out sensitivity up の た め の improved を plus え つ つ, バ ル ク solution の liquidity (イ オ ン intensity と acidity) を variations change さ せ て の be 験 を system line に っ た. Determination of interfacial tension や he の interface sentaku molecular 検 out で あ る normal イ オ ン polarization method, the surface of the second wave of high-profile 発 body, a total focus レ ー ザ ー 蛍 light ス ペ ク ト ル measurement も and し て same の sample department に つ い て various か ら beg し 検 て compare す る こ と を み, the following results の お よ た を び achievements. Youdaoplaceholder0 Research results と 2 international conferences と3 domestic conferences にて public table た た. (1) sample と し た water-soluble pigment molecules で あ る ロ ー ダ ミ ン 6 g で は の surface and thin solution で が も molecules can fit を form す る こ と が general で あ る こ と を see い だ し た. ま た, こ の sample department で も total focus レ ー ザ ー 顕 micromirror に よ り surface sentaku に 蛍 light ス ペ ク ト ル が 観 measuring で き る こ と を Ming ら か に し た. (2)バ や <s:1> <s:1> solution <s:1> <s:1> <s:1> intensity や acidity combination number や蛍 quantum yield に affect を and える. The にある of the same kind of <s:1> molecules in the <s:1> け solution affected by the け party け and the バ バ <s:1> <s:1> <s:1> solution are と <e:1> different from なる. The characteristics are に, neutral <s:1> acidity で, <s:1> surface ならで, <s:1> chemical species form が, and there is a する possibility. Youdaoplaceholder5 strong く indicates された. (3) the surface へ の sorption saturation が up き て い な い の concentration under one mu M に お い て も, surface で の ligands to meet や status は, バ ル ク の concentration と with に variations change し て い る こ と を Ming か に し, be 験 の に, bush thin solution surface molecular state を よ り detailed に beg す 検 る necessary が あ る こ と を shown し た.

项目成果

Oksana N.SLYADNEVA, Maxim N.SLYADNEV, Akira HARATA, Teiichiro OGAWA: "Second Harmonic Generation from the Mixed Films of Rhodamine Dye and Arachidic Acid at the Air-Water Interface: Correlation with Spectroscopic Properties,. Role of Spacer Molecules in t

Oksana N.SLYADNEVA、Maxim N.SLYADNEV、Akira HARATA、Teiichiro OGAWA：“空气-水界面处罗丹明染料和花生酸混合膜产生的二次谐波：与光谱特性的相关性。间隔分子在 t 中的作用

Xue-Ying ZHENG and Akira HARATA: "Confocal Fluorescence Microscope Studies of the Adsorptive Behavior of Dioctadecyl-Rhodamine B Molecules at a Cyclohexane-Water Interface"Analytical Sciences. 17. 131-135 (2001)

郑学英和原田晃：“共焦荧光显微镜研究双十八烷基-罗丹明 B 分子在环己烷-水界面的吸附行为”分析科学。

Koichiro SENO, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Potoionization of Rhodamine Dyes Adsorbed at the Aqueous Solution Surfaces Investigated by Synchrotron Radiation"Analytical Sciences. 18(in press). (2002)

Koichiro SENO、Toshio ISHIOKA、Akira HARATA、Yoshihiko HATANO：“通过同步辐射研究水溶液表面吸附的罗丹明染料的电离”分析科学。

Oksana N.SLYADNEVA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Study Phase Transitions in Langmuir Monolayers of a Phodamine Dye by Second Harmonic Generation Technique"Surface Sciences. (in press). (2002)

Oksana N.SLYADNEVA、Akira HARATA、Yoshihiko HATANO：“通过二次谐波生成技术研究福丹明染料的 Langmuir 单分子层中的相变”表面科学。

Xue-Ying ZHENG,Akira HARATA and Teiichiro OGAWA: "Study of the Adsorptive Behavior of Water-Soluble Dye Molecules (Rhodamine 6G) at the Air-Water Interface using Confocal Fluorescence Microscope."Specrtochimca Acta Part A. 57. 315-322 (2001)

郑学英、Akira HARATA 和 Teiichiro OGAWA：“使用共焦荧光显微镜研究水溶性染料分子（罗丹明 6G）在空气-水界面的吸附行为。”Specrtochimca Acta Part A. 57. 315-322（