生体分子近傍における水和構造のナノスケール探索

前年度に製作した高速フォースマッピング測定システムを用いてマイカ/純水界面での高速フォースカーブ計測を行った結果、高速でAFM画像撮影中に、任意のポイントで10ms程度のスピードでフォースカーブ計測が可能であることを確認できた。一方、AFM走査中にアモルファスカーボンで製作された探針先端の状態が容易に変化するために、水和殻に起因する振動力の検出を安定に行うことが困難であることが分かった。探針先端強化のために種々の検討を行った結果、電子ビーム照射によるカーボン探針製作のためのソースガスとしてナフタレンと真空ポンプオイルの混合物が有効であることが分かった。また、CVD法によるカーボンナノチューブ探針の成長も行い、高速AFM用カンチレバー先端へのカーボンナノチューブ探針の成長に成功した。前年度までに高速位相検出法を開発し高感度な力検出が可能になったが、位相検出ではタンパク質を含む試料系で安定な高速AFM測定を行うことが困難であることが分かった。そこで、カンチレバー振幅の高感度検出法の開発を新たに行った。これまで用いてきた高速振幅計測は半周期毎に振幅値を更新できるが、カンチレバー振動信号をピークホールドする手法であるため、ノイズが大きく高感度な力検出は困難であった。1周期毎にしか更新できないが、ノイズに強いフーリエ法で振幅値を求める方法を開発した。この方法では、振動周期に同期した成分のみ高速で検出できるために、カンチレバーの熱ゆらぎの影響を抑え振幅検出のS/N比の向上が期待できる。実際に溶液中条件で試験を行った結果、振幅検出の低周波揺らぎを抑えることに成功した。今後、これら新しく開発した探針及び高感度力検出法により安定な水和力マッピングを目指していく。

前年度に製作した高速フォースマッピング測定システムを用いてマイカ/純水界面での高速フォースカーブ計測を行った結果、高速でAFM画像撮影中に、任意のポイントで10ms程度のスピードでフォースカーブ計測が可能であることを確認できた。一方、AFM走査中にアモルファスカーボンで製作された探針先端の状態が容易に変化するために、水和殻に起因する振動力の検出を安定に行うことが困難であることが分かった。探針先端強化のために種々の検討を行った結果、電子ビーム照射によるカーボン探針製作のためのソースガスとしてナフタレンと真空ポンプオイルの混合物が有効であることが分かった。また、CVD法によるカーボンナノチューブ探針の成長も行い、高速AFM用カンチレバー先端へのカーボンナノチューブ探針の成長に成功した。前年度までに高速位相検出法を開発し高感度な力検出が可能になったが、位相検出ではタンパク質を含む試料系で安定な高速AFM測定を行うことが困難であることが分かった。そこで、カンチレバー振幅の高感度検出法の開発を新たに行った。これまで用いてきた高速振幅計測は半周期毎に振幅値を更新できるが、カンチレバー振動信号をピークホールドする手法であるため、ノイズが大きく高感度な力検出は困難であった。1周期毎にしか更新できないが、ノイズに強いフーリエ法で振幅値を求める方法を開発した。この方法では、振動周期に同期した成分のみ高速で検出できるために、カンチレバーの熱ゆらぎの影響を抑え振幅検出のS/N比の向上が期待できる。実際に溶液中条件で試験を行った結果、振幅検出の低周波揺らぎを抑えることに成功した。今後、これら新しく開発した探針及び高感度力検出法により安定な水和力マッピングを目指していく。