生体分子近傍における水和構造のナノスケール探索

生物分子附近水合结构的纳米级探索

• 批准号: 17710095
• 负责人: 内橋 貴之
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17710095/
• 关键词: 原子間力顕微鏡; 生体分子; 水和構造; 水和構

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。

In the past year, the production of high-speed optical fiber measurement system was carried out. The interface of high-speed optical fiber measurement system and purified water was used. The results of high-speed optical fiber measurement system and AFM image acquisition system were confirmed. The probe tip is easy to change, water and shell cause vibration force to be detected, stable to move, difficult to move, and stable to move. The probe tip is strengthened and the probe tip is irradiated. The probe tip is prepared in a vacuum state. The growth of the tip probe for high speed AFM was successful. In the past year, high-speed phase detection method has been developed, high-sensitivity force detection is possible, phase detection is stable, and high-speed AFM measurement is difficult. The development of high sensitivity detection method for vibration amplitude is new. This is a high-speed amplitude measurement that updates the amplitude value of each half-cycle. It is difficult to detect the vibration signal with high sensitivity. 1. The method for determining the amplitude value is developed. The method includes the following steps: vibration cycle, synchronous component, high speed, vibration amplitude, S/N ratio, and so on. The results of the test in the solution, the amplitude detection and the low frequency detection were successful. In the future, the development of new probe and high-sensitivity force detection method, stability and force detection method

项目成果

High-speed Atomic Force Microscopy for Capturing Dynamic Behavior of Protein Molecules at Work

• DOI: 10.1380/ejssnt.2005.384
• 发表时间: 2005-01-01
• 期刊: E-JOURNAL OF SURFACE SCIENCE AND NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 0.7
• 作者: Ando, Toshio;Kodera, Noriyuki;Matada, Keiko
• 通讯作者: Matada, Keiko

Feed-Forward Control for High-Speed AFM Imaging of Biomolecules

生物分子高速 AFM 成像的前馈控制

• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 印刷中
• 作者: T.Uchihashi;N.Kodera;H.Itoh;H.Yamashita;T.Ando
• 通讯作者: T.Ando

Tip-sample distance control using photothermal actuation of a small cantilever for high-speed atomic force microscopy

• DOI: 10.1063/1.2766825
• 发表时间: 2007-08-01
• 期刊: REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Yamashita, Hayato;Kodera, Noriyuki;Ando, Toshio
• 通讯作者: Ando, Toshio

Fast phase imaging in liquids using a rapid scan atomic force microscope

使用快速扫描原子力显微镜在液体中进行快速相位成像

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Physics Letters 89
• 作者: T.Uchihashi;T.Ando;H.Yamashita
• 通讯作者: H.Yamashita

High-speed AFM for Studying the Dynamic Behavior of Protein Molecules at Work

用于研究蛋白质分子工作动态行为的高速 AFM

• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 印刷中
• 作者: T.Ando;T.Uchihashi;N.Kodera;A.Miyagi;R.Nakakita;H.Yamashita;M.Sakashita
• 通讯作者: M.Sakashita