発表者
山田 惠亮(宮坂研)
指導教員
宮坂 博
Title
Subnanometre single-molecule localization, registration and distance measurements
Abstract

Because of the diffraction limit of the light, the spatial resolution of the optical microscope usually stays in a few hundreds of nm. To achieve the super-resolution beyond the diffraction limit, various techniques have been proposed. Fluorescence imaging with single photon emitting sources is one of the methods that can provide the super-resolution. In this measurement, the analysis based on the 2-dimensional Gaussian fitting is applied to the Image of the fluorescence with the diffraction-limited size. It has been theoretically predicted that the position of the center, which corresponds to the position of the photon emitting species (typically, single molecules), could be obtained with the accuracy of < nm. The accuracy of the position experimentally obtained by the above method, however, stays at most 10 nm.

In the present paper, the authors applied closed-loop feedback control systems and calibrated mapping function to attain much better spatial resolution. The system could avoid vibration of the measurement apparatus and the combined effects of the relay imaging optics and CCD array. From these improvements, they reported that the spatial resolution of 0.77 nm was attained for the optical microscope.

タイトル
ナノメートル以下の単一分子の位置特定、レジストレーションおよび距離測定
概要

光の回折限界により、光学顕微鏡における空間分解能は波長の半分程度の長さに制限される。この回折限界を超えた空間分解能を達成するために、多くの超解像技術が提案されてきた。この中の一つに、単一蛍光イメージング法が挙げられる。単一分子からの蛍光像は、回折限界程度(数100 nm)程度の大きさであるが、解析によりこの像の中心を求めれば、理論的には光学顕微鏡の分解能に比べ2桁以上の位置決定精度で単一発光源の位置を特定できる。しかし実際の観測結果では、10 nm程度の誤差が存在することが知られている。

本論文では、従来型の遠視野蛍光画像化法の測定条件下において、閉ループフィードバックシステムによるマッピングの補正を行うことで、測定機器の振動や結像光学系、CCDアレイなどの影響を取り除いた。その結果、空間位置の決定精度を1桁以上向上させ、異なる色の蛍光分子の距離を誤差0.77 nmの精度を獲得できることを報告している。

Reference(s)