Single-molecule detection can provide information on individual molecules that is not easily accessible by traditional measurements for ensembles of molecules. Single-molecule tracking (SMT) in particular enables the direct observation of diffusional motions of single guest molecules in host materials with a high accuracy, < ten nanometers, providing the detailed information on spatial inhomogeneity in host materials [1] from individual single-molecule trajectories. Although the SMT is thus a powerful approach to evaluate materials at a nanometer scale, several limitations prevent the evaluation of all imaging areas. First, the traceable time of guest dyes is limited to at most several tens of seconds by photodegradation. Second, the concentration of guest dyes has to be kept low so as to avoid the spatial overlap of multiple fluorescence spots. Recently we have proposed an approach to overcome the limitations by using a photoswitchable fluorescent molecule as a guest. My study has been focusing on the evaluation of the photoswitchable fluorescence of diarylethene derivatives [2] at the single molecule level for their application to SMT. In my presentation at the M1 colloquium, I am going to show the outline and some applications of single molecule fluorescence imaging and recent results of my own study.
単一分子測定では空間的な平均化を受けるアンサンブル測定では得ることのできない、個々の分子についての知見を得ることが出来る。特に単一分子追跡法は、ゲスト蛍光分子の並進拡散挙動を高い空間精度（≤ 10 nm）で測定できる手法であり、得られる単一ゲスト分子の拡散の軌跡から、高分子材料等ホスト材料のミクロ不均一性に関して直接的な知見を与える[1]。このようにナノ物性評価に有用な単一分子追跡であるが、ゲスト分子の光退色により計測時間が制限され、典型的には数〜数十秒程度である．また複数の蛍光スポットが空間的に重なる場合は解析が困難となるため、添加可能なゲスト分子濃度にも上限がある。従来、これらの制限のためイメージング視野内をゲスト分子がくまなく拡散する条件の実現には至っていなかった。近年我々は光照射によって蛍光のON/OFFが可能な分子系をゲスト分子とした単一分子追跡により上記問題を解決する手法を提案している。なかでも私は、ゲスト分子の候補として有望な蛍光性ジアリールエテン誘導体[2]の発光スイッチング特性の評価と単一分子追跡への応用を目指し研究を遂行している。発表では、単一分子蛍光イメージング法の概略、応用例などについて説明し、私の取り組んでいる研究について紹介する。