Single-molecule detection can provide information on individual molecules without ensemble averaging. Particularly, wide-field single-molecule imaging enables to directly track the translational motions of fluorescent molecules. As guest molecule in condensed materials, such as polymer solids, show distinct diffusion behaviors depending on their microscopic environments at the molecular level, single-molecule tracking of individual guests leads to the information strongly related to the microscopic properties of host materials that are usually quite difficult to acquire by the conventional ensemble measurements.
In my presentation, I will introduce the outline of single molecule measurements and its applications as an introduction. Then in the main part I will show you recent results of my own single-molecule study that focuses on the spatial distribution of guest molecules in polymer films as a function of the distance from the interface between the polymer solid and solid substrates.
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とは異なり、個々の分子についての知見を得ることが出来る。中でも単分子追跡法ではゲスト分子の並進拡散運動を直接観測出来る。一般に、高分子固体などに代表される凝縮固体内部にはナノスケールの空間的不均一性が存在しており、内包されたゲスト蛍光分子はそのミクロ環境に強く依存した挙動を示すため、ゲスト蛍光分子の拡散挙動を追跡することで、高分子内部のナノ構造、局所粘性、ホスト−ゲスト間相互作用など従来のアンサンブル計測では得られない詳細な知見を得ることが出来る。
以上のような観点から、我々の研究グループでは蛍光分子をプローブとして、個々の分子の拡散運動を詳細に追跡することによって、材料のナノスケールの物性評価を行っている。その一連の研究の中で、私は固体基板上の高分子薄膜中において、固体基板界面からの距離に依存したゲスト分子の拡散挙動に関して詳細な研究を展開している。 発表では、まず導入として、単一分子蛍光イメージング法の概要、応用例などについて説明する。次いで、現在私の取り組んでいる研究テーマの詳細を紹介する。