生体高分子上における3次元水和構造の解明

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。

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。