科学の世界では「百聞は一見にしかず」という言葉がよく使われます。顕微鏡は、それまで不可能だと思われていたものを視覚化する力を研究者に与えてくれる素晴らしい分野です。顕微鏡で得られた多くの画像の解釈には高度な技術が必要ですが、科学者も一般の人々も、細胞や分子、ナノ粒子の複雑さを詳細に示す視覚的な証拠には常に惹かれます。 走査型トンネル顕微鏡のような電子顕微鏡技術の出現により、研究者は原子の世界をさらに深く掘り下げることができるようになりました。言い換えれば、これらの技術によって、分子を原子レベルの解像度で観察することが可能になったのです。
The charm of an image detailing the components of a complicated system, say a DNA molecule, is enduring, however the flip side is that spectroscopic characterization of the sample is essential to understand the events happening at the microscopic or nanoscopic scale. Spectroscopy and microscopy should therefore go hand in hand, and scientists as early as in 1985 have suggested combining scanning probe techniques with methods like Raman or Infrared spectroscopy to get simultaneous information of the topography as well as the chemical nature. チップ強化ラマン分光法一般的にTERSと略されるこの方法は、原子間力顕微鏡（STM）とラマン分光法を組み合わせたものです。このユニークな組み合わせにより、分析科学者は表面を光学的、地形的、化学的に詳細に観察することができます。以前は、光の波長の半分以下の大きさの物体を見ることは不可能だと考えられていました。この限界は、一般にアッベ限界と呼ばれています。しかし、TERSはこの限界を打ち破り、分子レベルの解像度を可能にし、さらに化学的な情報を得ることができます。そのメカニズムを模式的に示します。
核酸分析に用いられるTERSのセットアップの概略。参考文献より転載 (リンク)
TERS技術では，入射レーザー光の照射下で，金属化された探針の頂点近傍にナノメートルスケールの局所増強電界を発生させ，これをナノメートルスケールの局所励起源とする。これを利用して、試料の光信号を局所的に励起したり、先端部に近接したナノボリュームだけでラマン散乱を発生させたりすることができる。先端部は、局所的なエバネッセント電界を遠方まで増強して散乱させ、収集・検出する局所散乱体として、TERSのキーデバイスとなっています。これにより、回折限界を超える高い増強効果と分解能が得られます。TERSでは、チップによってプローブされた各スポットのスペクトルシグネチャを含むサブ分子分解能の画像を記録することができます。
教授。 フォルカー・デッカート ドイツのフリードリヒ・シラー大学イエナ校の共同研究者らは、TERSを用いてRNA分子の配列を決定しました。TERSを核酸に応用することで、狭い間隔で配置された個々の核酸塩基を解析できるようになり、画期的な成果となった（概略図参照）。チューリッヒ工科大学の別のグループは レナート・ゼノビ教授 は、DNAのラマンスペクトルを広範囲に解析しました。これらの研究は、タンパク質や抗がん剤などの分子とDNAとの相互作用の解明につながる可能性があります。また 報告TERSは、アミロイドβ（アルツハイマー病の初期に見られる「シナプス障害」の重要な要因であるアミロイド前駆体タンパク質の分泌されたタンパク質分解誘導体）の研究を行い、生物学の未踏の領域に対するTERSの計り知れない応用性を示しました。
TERSを日常的な分析技術にするには課題がありますが、生物学的研究におけるTERSの将来はこれまで以上に明るいと言えます。最後に、諺にもあるように "A picture is worth a 1000 words"は、TERSのイメージにふさわしいと思います。1枚のTERS画像は、貴重な化学情報を含んだ1000枚のスペクトルに値する」。.
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