yrammuS 要概寺尾 京平52Kyohei TERAO三村 秀和53Hidekazu MIMURA光駆動ナノ構造体を用いた液中「その場」生体分子加工技術の開発(2013年採択)Development of Optically-Driven Nanostructures for On-Site Processing of Single Biomolecule in Aqueous Solution(Project 2013)タイコグラフィー法による高精度Ｘ線波面センシング(2013年採択)Highly accurate wavefront sensing of X-ray beam with Ptychography(Project 2013)51本研究は，光学顕微鏡下でDNA，RNA，タンパク質等の生体分子を1分子レベルで加工する新しいツールを実現することが目的である．具体的な応用として，未解明な点が数多く残されているゲノム構造に明らかにする新たな解析技術を提案する．我々はこれまでに，光ピンセットによってナノ構造体をトラップし操作する手法を考案し，生体分子に対しても分子配向や配置などの物理的操作を実現してきた．本研究期間内では，上記の提案技術の実現に向けて，これまでに行ってきた生体分子の物理的操作の技術を発展させ，周辺基盤技術を開発した．具体的には光駆動ナノ構造体の製作手法の改善，分子操作時の微小環境制御技術の開発，分子操作の定量評価と高効率な操作手法の開発を行った．This research aims to develop a novel tool for on-site processing of single biomolecules incluiding DNA, RNA , proteins etc., under an optical microscope. The target application is analysis of genome structures with high-spatial resolution. We have demonstrated various types of molecular alignment of biomolecules using optically-driven micronano structures. In this research project, we improved the fabrication process of the structures and developed the technique to control the microenvironment in molecular manipulation. We also evaluated the manipulation efficiency quantitatively and improved it.X線光源の発展とともに，可視領域と同様，可干渉性を示すコヒーレンス度が向上してきた．コヒーレンス度の高いX線を用いて，顕微鏡や高強度X線のための集光システムを構築するとき，高精度に波面計測をすることができれば，迅速なアライメントが可能となる．タイコグラフィ法とは，位相回復法の一つであり，焦点面近傍に，位相もしくは強度遮蔽物体を走査させ，背面において変化する強度分布を利用して，走査する物体と集光ビームの強度および位相を回復できる．本研究では，可視領域において光学システムを構築し,本手法の有効性を検証するとともに，SPring-8における軟X線集光システムに適応した．Recently, the coherence of soft x-ray is improved with the progress of x-ray sources such as synchrotron fa-cilities and x-ray free electron lasers. In order to construct the focusing system with coherent x-rays used in x-ray microscopic analysis, the measurement of the wavefront of the focused beam is necessary to evaluate the focusing state and align the optical devise. Ptychography is one of the phase retrieval methods, which can determine the wavefield of the focused x-ray beams. In this study, in the visible light ranges, the feasibility study was performed and phase retrieval simulator was developed. Finally, the developed method was applied to the characterization of the focused soft x-ray beam at the SPring-8.
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