生体高分子上における3次元水和構造の解明

生物聚合物三维水合结构的阐明

• 批准号: 21760028
• 负责人: 大藪 範昭
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760028/
• 关键词: 周波数変調方式原子間力顕微鏡; FM-AFM; 生体高分子; 水和構造; 三次元マッピング

本年度では、プローブ先端と試料表面間に働く微小な相互作用力が検出可能な周波数変調方式の原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用い、液中環境で原子・分子スケールでの再現性の高い表面観察や、試料表面上に存在し生命現象に重要な役割を果たす水和構造の可視化実験を行うための装置開発を行った。主な成果は下記の2点である。1. 高精度位置決め可能なFM-AFMシステムの実現雰囲気温度を制御するため恒温チャンバー内に装置を設置し、装置の雰囲気温度変化を±1℃未満(10時間)に抑えた環境での実験が可能となった。また、封止用液体を用いた蒸発防止機構を実現した。これらの結果、プローブ先端と試料表面間の相対位置の熱ドリフトを1nm/min.以下に抑えることに成功し、低熱ドリフト環境下でマイカ(雲母)上での原子分解能観察や、生体高分子試料の一つであるDNAの高分解能観察を達成した。2. 制御コントローラ(プログラム)の開発周波数シフトカーブ(プローブ先端と試料表面間に働く相互作用力に起因するカンチレバーの共振周波数の変化(△f)の距離依存性)を指定した表面領域の各点で取得し3次元データを取得し水和構造の可視化するための制御ゴントローラ(プログラム)を作製した。カーブ取得時に周波数シフトに対する閾値を設けることで、プローブ先端と試料表面間に大きな斥力働きプローブ先端や試料表面が破壊されるのを防ぐ機能を実装した。その結果、マイカ表面上に局在する水和構造に起因する周波数シフトの3次元分布を得ることができた。また閾値を適当に設定することで脆弱な生体高分子上においても安定した周波数シフトカーブが得られ、水和構造の可視化実験が可能となった。

This year で は, プ ロ ー ブ apex と sample surface between に 働 く tiny な interaction が 検 な cycle for potential - the way の interatomic force 顕 micro mirror (FM - AFM) を い, environment で atoms, molecules in a liquid ス ケ ー ル で の high reproducibility の い surface 観 や, sample surface に に important な し life phenomenon "を cut fruit た す の visible water and construction Laboratory を line うため <s:1> device development を line った. The main な achievement な is followed by な 2 points である. 1. High precision position may definitely め な FM - AFM シ ス テ ム の be presently 雰 囲 気 temperature を suppression す る た め thermostatic チ ャ ン バ ー し に device を set inside, device の 雰 囲 気 temperature variations change を + / - 1 ℃ not against time (10) に え suppression た environment で の be 験 が may と な っ た. Youdaoplaceholder0, the sealing liquid を is evaporated by また た to prevent the occurrence of を in the mechanism た た. The <s:1> opposite position <e:1> heat between the <s:1> result and the プロ ブ ブ ブ ブ and the surface of the と sample at the tip is ドリフトを1nm/min. The following に え suppression る こ と に し success, low thermal ド リ フ ト environment で マ イ カ (mica) on で の atomic decomposition can 観 examine や, living body of the polymer sample の a つ で あ る DNA の high decomposition can reach し 観 examine を た. 2. Suppression コ ン ト ロ ー ラ (プ ロ グ ラ ム) の 発 open cycle for シ フ ト カ ー ブ (プ ロ ー ブ apex と sample surface between に 働 く forces cause に す る カ ン チ レ バ ー の resonance frequency count の variations (delta f) の distance dependence) を specified し た surface area の で obtained at various points し 3 dimensional デ ー タ を し water and tectonic の visualization す る た め の suppression Youdaoplaceholder0 ラ トロ ラ ラ(プログラム)を for making た. に カ ー ブ were made with cycle for シ フ ト に す seaborne る threshold set numerical を け る こ と で, プ ロ ー ブ apex と に big between the sample surface き な repulsion 働 き プ ロ ー ブ apex や が sample surface broken 壊 さ れ る の を ぐ prevention function を be loaded し た. そ の results, マ イ カ surface に bureau in す る cause water and tectonic に す る cycle for シ フ ト の 3 dimensional distribution を must る こ と が で き た. ま た threshold numerical を に setting appropriate す る こ と で な born fragile body on polymer に お い て も settle し た cycle for シ フ ト カ ー ブ が have ら れ, water and structural の visualization be 験 が may と な っ た.

项目成果

振動体の周波数検出装置、原子間力顕微鏡、振動体の周波数検出方法およびプログラム

振动体频率检测装置、原子力显微镜、振动体频率检测方法及程序

• 发表时间: 2009

周波数変調方式原子間力顕微鏡を 用いた3次元水和構造の可視化

使用调频原子力显微镜可视化 3D 水合结构

• 发表时间: 2009
• 作者: 大藪範昭;木村建次郎;井戸慎一郎;鈴木一博;今井隆志;小林圭;山田啓文
• 通讯作者: 山田啓文

Experimental and Theoretical Studies on 3D Hydration Structures on Muscovite Mica Surfaces in Aqueos Solution

水溶液中白云母表面 3D 水合结构的实验和理论研究

• 发表时间: 2009
• 作者: N.Oyabu;K.Kimura;S.Ido;K.Suzuki;K.Kobayashi;T.Imai;H.Yamada
• 通讯作者: H.Yamada

多次元マッピング機能を有する原子間力顕微鏡の制御装置開発

具有多维映射功能的原子力显微镜控制装置的研制

• 发表时间: 2010
• 作者: 大藪範昭;井戸慎一郎;鈴木一博;梅田健一;小林圭;山田啓文
• 通讯作者: 山田啓文