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超分解能イメージングが水浄化に有用

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July, 19, 2019, Cornell--コーネル(Cornell University)の研究チームが開発したブレイクスルーイメージング技術は、どんな他の方法でも得られない触媒粒子についての驚くべき重要な情報を生成することで水浄化に有望視されている。
 Peter J.W. Debye Professor of Chemistry、Peng Chenは、ナノスケール粒子の非蛍光性触媒反応、光を放出しない反応を撮像できる方法を開発した。既存の方法は、光を生成する反応は撮れるが、それは非常にわずかな反応にしか適用できない。新技術は、材料エンジニアリングからナノテクノロジー、エネルギー科学まで広い範囲の分野で潜在的に重要である。
 研究チームは、光電気触媒、光との相互作用に関わる化学反応、環境修復で重要なプロセスを観察し、その技術を実証した。
 「その方法は、実際、極めて簡単であることが分かった。実装も実行も極めて簡単である。それは、実に、ほぼ無限の数の反応に、反応イメージングを広げる」と“Super-Resolution Imaging of Nonfluorescent Reactions via Competition”(競争による非蛍光性反応の超分解能イメージング)のシニアオーサ、Chenはコメントしている。論文は、Nature Chemistryに発表された。
 固体粒子などの触媒が分子変化を速める時に触媒反応が起こる。それが起こるときにこれらの反応をナノスケールでイメージングすることは、研究者が、最も効果的な触媒粒子の最適サイズや形状を知る際に役立つ。新技術では、それができる。
 論文では、研究チームは、バナジウム酸ビスマスで、水中のマイクロ汚染物質、ハイドロキノンの酸化を撮像するために新技術を適用し、以前には分からなかった触媒の挙動を発見した。これはハイドロキノンを非毒性にするのに有用であった。
 「これら触媒反応の多くは環境的に重要である。したがって、それらを研究すると、水性環境から汚染物質を除去する方法がわかる」とChenは話している。
 以前に、Chenの研究グループは、単分子蛍光イメージングのアプリケーションを開発した。これは、非侵襲的、比較的安価で、簡単に実装できる方法であり、研究者はリアルタイムで化学反応を観察できる。しかし、その方法は蛍光反応に限られるので、研究チームは、数年かけて、もっと広範に適用できる方法について取り組んでいた。
 研究チームが発見した技術は、蛍光反応と非蛍光性反応の競合に依存する。その競合が、蛍光反応を抑制し、計測やマッピングが可能になるので、非蛍光性反応についての知識が得られる。
 研究チームは、その方法(COMPetition Enabled Imaging Technique with Super-Resolution)をCOMPEITSと名付けた。
 「この一般化できる技術は、様々なクラスの非蛍光システム、非標識タンパク質、神経伝達物質、化学兵器などに幅広く適用できる。したがって、COMPEITSは、多くの分野に多大な影響を与えるブレイクスルー技術であると、われわれは考えている、これにはエネルギー科学、細胞生物学、神経科学、ナノテクノロジーが含まれる」とPengはコメントしている。
(詳細は、https://news.cornell.edu)