[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

顕微鏡で有機分子の形が見えた!

[スポンサーリンク]

(画像は論文より転載)

The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy.
L. Gross et al. Science 2009, 325, 5944. DOI: 10.1126/science.1176210

そこら中にある分子の形が、人間の目で直接見えるようになったら――化学者が長年抱いていたこの夢が、徐々に現実のものとなりつつあります。

このほどIBMの研究者によって、ベンゼン環が5つつながった分子・ペンタセン(pentacene)の顕微鏡像が撮影されました。上図のごとく、化学結合まで鮮明に観測され、分子の形が分子模型を見るかのごとくはっきり分かります。


彼らは非接触型原子間力顕微鏡(Non-contact Atomic Force Microscopy; NC-AFM)という分析機器を用い、この画像の撮影に成功しました。

AFMの原理自体は、それほど難しいものではありません。
試料表面を探針(tip)でなぞると、試料との間に原子間力(引力)が生じます。その力の大きさをカンチレバー(Cantilever)の”たわみ”とし
て検出します。たわみ具合はレーザー光の反射角から精密に見積もることができます。このようにして、試料表面の凹凸を画像化しているのです(下図)。
同様
の測定ができる走査型電子顕微鏡(SEM)、走査型トンネル顕微鏡(STM)と比較して、導電性のない材料にも適用可能な利点を持ちます。通常、導電性に乏しい有機化合物を観測するためには、重要な特性といえます。

AFM_1.gif
(画像:Aglient.com)

NC-AFMでは、探針を上下振動させて走査し、探針-試料間距離に応じて変化する振動パラメータ(振幅、振動数、位相など)の変化を検出します。分解能などさまざまな点で接触型よりも優れており、既に原子レベルの分解能を誇ります。

しかし冒頭画像のごとく化学結合までをも可視化するには、それ以上、すなわちサブアトミックスケールにまで分解能を上げねばなりません。

IBMグループは、一酸化炭素(CO)を先端に結合させた探針を使うことで、この問題を解決しました。
AFMの分解能は、探針の先端径に大きく依存することが知られています。その点、COは究極に細い「分子サイズの探針」とみなすことができます。さらに、被占分子軌道(化学結合)が存在する場所においては、CO分子との間にパウリの排他原理に基づく斥力が働きます。これを検出することで、化学結合までをも可視化できるようになった、というわけです。

AFM_pentacene_2.jpg

これほどまでに鮮明なAFM画像を撮影するには、超高真空・極低温で測定を行う必要があります。非エキスパートでも軽々しく撮影できる代物でない、というのが少し残念ではあります。

しかし改良が進んで使いやすくなれば、有機化学者にとってはまさしく“夢の技術”たりえるのではないでしょうか。今後の発展を心待ちにしたいと思います。

関連動画

IBMによる広報動画

関連書籍

原子間力顕微鏡のすべて―原子や分子を見て動かす (K BOOKS)
森田 清三
工業調査会
売り上げランキング: 754137
有機分子のSTM AFM
有機分子のSTM AFM

posted with amazlet at 09.08.30
共立出版
売り上げランキング: 690222
はじめてのナノプローブ技術 (ビギナーズブックス (18))
森田 清三
工業調査会
売り上げランキング: 386547
おすすめ度の平均: 4.0

4 SPMの入門書

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. ファージディスプレイでシステイン修飾法の配列選択性を見いだす
  2. メタンハイドレートの化学 ~その2~
  3. セルロース由来バイオ燃料にイオン液体が救世主!?
  4. 今年の光学活性化合物シンポジウム
  5. もっとも単純な触媒「プロリン」
  6. 「えれめんトランプ2.0」が発売された
  7. ケムステイブニングミキサー2017へ参加しよう!
  8. (–)-Vinigrol短工程不斉合成

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. IBX酸化 IBX Oxidation
  2. 投票!2014年ノーベル化学賞は誰の手に??
  3. イリヤ・プリゴジン Ilya Prigogine
  4. 前代未聞のねつ造論文 学会発表したデータを基に第三者が論文を発表
  5. 水素 Hydrogen -最も基本的な元素で、燃料電池の原料
  6. アルキンジッパー反応 Alkyne Zipper Reaciton
  7. 光反応性ジアジリンアミノ酸:Fmoc-Tdf-OH, H-Tdf-OH, Boc-Tdf-OH
  8. カニッツァロ反応 Cannizzaro Reaction
  9. 柴崎・東大教授が英化学会メダル受賞
  10. ホウ素と窒素固定のおはなし

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

天然物生合成経路および酵素反応機構の解析 –有機合成から生化学への挑戦–

ケムステ海外研究記の第 33 回はテキサス大学 Liu 研究室に留学されていた牛丸理一郎先生にお願い…

海外機関に訪問し、英語講演にチャレンジ!~③ いざ、機関訪問!~

海外学会のついでに近郊機関に訪問し、ディスカッションと英語講演にトライしてみよう!シリーズ記事です。…

サントリー生命科学研究者支援プログラム SunRiSE

サントリー生命科学財団は1月31日、生命科学分野の若手研究者に1人当たり研究費1千万円を5年間、計5…

コロナウイルスが免疫システムから逃れる方法(2)

前回の記事では、コロナウイルスの基礎知識とコロナウイルスが持つRNA分解酵素(EndoU)について述…

第79回―「高分子材料と流体の理論モデリング」Anna Balazs教授

第79回の海外化学者インタビューは、アンナ・バラズ教授です。ピッツバーグ大学 化学・石油工学科に在籍…

コロナウイルスが免疫システムから逃れる方法(1)

新型コロナウイルスによる感染症が、世界中で猛威を振るっています。この記事を書いている私も、大学の閉鎖…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP