Investigation of nanoscale spatial heterogeneity in polymeric materials by using 3D single-molecule tracking techniques

使用 3D 单分子跟踪技术研究聚合物材料中的纳米级空间异质性

• 批准号: 23681023
• 负责人: ITO Syoji
• 金额: $ 11.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23681023/
• 关键词: １分子科学; ナノ反応ダイナミクス計測; 単一分子イメージング; 材料評価; 超解像蛍光イメージング; 単一分子検出; 単一分子蛍光イメージング; 1分子科学; 単分子イメージング; 超解像; 高分子; 反応ダイナミクス

In this project, we have focused on constructing single-molecule imaging apparatuses with three-dimensional (3D) resolution for the investigation of spatial heterogeneity at the molecular level in polymeric materials. To achieve 3D localization, two approaches were employed. The first one is so-called the astigmatism imaging method, in which a cylindrical lens was inserted into the imaging system to modify the shape of the fluorescent image of a single molecule depending on Z-position. The second approach is a structured illumination with a periodic intensity modulation along the Z-axis due to the interference of two laser beams. These imaging apparatuses provided the 3D resolution of several tens of nanometers. By using the 3D super-resolution techniques, we have clarified the mechanism of anomalous diffusion of guest molecules in polymer films. In addition, we have also succeeded in the visualization of spatial heterogeneity in polymeric materials.

在这个项目中，我们专注于构建具有三维（3D）分辨率的单分子成像设备，用于研究高分子材料在分子水平上的空间异质性。为了实现三维定位，采用了两种方法。第一种是所谓的散光成像方法，在成像系统中插入一个圆柱形透镜，根据z轴位置改变单个分子的荧光图像形状。第二种方法是由于两个激光束的干涉，沿z轴具有周期性强度调制的结构化照明。这些成像设备提供了几十纳米的三维分辨率。利用三维超分辨技术，我们阐明了客体分子在聚合物薄膜中的异常扩散机理。此外，我们还成功地可视化了高分子材料的空间非均质性。

项目成果

2次元フォトニックバンドギャップによる単一分子の自然放出抑制

二维光子带隙抑制单分子自发发射

• 发表时间: 2012
• 作者: 梶貴博;山田俊樹;伊都将司;宮坂博;上田里永子;井上振一郎;大友明
• 通讯作者: 大友明

Fluorescence Detection of Single Guest Molecules in Ultrasmall Droplets of Non polar Solvent

非极性溶剂超小液滴中单个客体分子的荧光检测

• DOI: 10.1039/c1cp22207d
• 发表时间: 2012
• 期刊: Phys.Chem.Chem.Phys.
• 作者: M.Yasuda,A.Iida;S.Ito;H.Miyasaka
• 通讯作者: H.Miyasaka

Fabrication of Silver Nanostructures under Simultaneous Irradiations with UV and Near-IR Lasers

紫外和近红外激光同时照射下银纳米结构的制造

• 发表时间: 2012
• 作者: Hiroaki Yamauchi;Syoji Ito;and Hiroshi Miyasaka
• 通讯作者: and Hiroshi Miyasaka

Ultrafast Intramolecular Charge Transfer Reaction of Bianthryl and Its Derivatives in Ionic Liquid

联蒽及其衍生物在离子液体中的超快分子内电荷转移反应

• 发表时间: 2014
• 作者: Eisuke Takeuchi;Masayasu Muramatsu;Tetsuro Katayama;Syoji Ito;Yutaka Nagasawa;Hiroshi Miyasaka
• 通讯作者: Hiroshi Miyasaka

単一蛍光分子の動きから観る材料の局所物性日本分光学会高感度表面・界面部会

从单个荧光分子的运动观察到的材料的局部物理性质 日本分光学会高灵敏度表面/界面小组委员会

• 发表时间: 2011
• 作者: Nicholas Treen;吉田慶太、佐々木陽香、笹倉靖徳;伊都将司
• 通讯作者: 伊都将司