A minimum spot size of laser beam is limited by diffraction, the nature of light as waves. As such, the spatial resolution of the lens-based microscope does not extend beyond a half of wavelength no matter how high performance objective is used. Therefore, smaller structures than the diffraction limit have to be observed with some special ways. In my presentation at the M1 colloquium I will introduce previous approaches to achieve super-resolution optical imaging such as STED microscopy, PALM, and STORM at the introductory part. Then I will show our approach to achieve super-resolution point spread functions (PSF) beyond the diffraction limit by using the photo-switchable fluorescence of diarylethene derivatives. On the basis of recent experimental data and numerical simulations, I will discuss about optimum conditions for smallest PSF.
レーザー光の最も小さい集光スポットサイズは光の回折限界によって決まり、高性能対物レンズを用いた蛍光レーザー顕微鏡でもその分解能は半波長程度である。そのため回折限界よりも微細な構造の観察には光の回折限界を超えた分解能を有する顕微鏡、所謂超解像顕微鏡が必要である。本発表では、まず先行研究として、超解像顕微鏡であるSTED顕微鏡、PALM、STORMなどについて簡単に紹介する。続いて当研究室において提案している新たな超解像法として、蛍光のON/OFFを光可逆制御可能なジアリールエテン誘導体を用いた実効的蛍光スポットサイズの微小化の原理について述べ、最適条件のための光照射条件と蛍光スポットサイズとの関係を数値計算による見積および実験結果から説明する。