Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

June 8, 2011, Ann Arbor--ミシガン大学の物理学者は、レーザビームの交差によって生ずる電界を使い、数千の微小プラスチック球をトラップして操作し、光誘起結晶3Dアレイを作製した。
同大学物理学者、Georg Raithel教授は、「この技術は、バクテリア、ウイルス、タンパク質など、生物学的に関心の高い物質の構造解析に使用できる」とコメントしている。
タンパク質などの生物学的分子の特性を明らかにするために標準的に用いる方法は、それらを結晶化し、いわゆるX線結晶学と呼ばれる技術、つまりX線を結晶に衝突させてその構造を解析する方法。しかし、この方法は、細胞膜タンパク質のような、最も関心度が高いタンパク質の多くには使えない、これらの分子を結晶化する方法がないからだ。
「構造解析に適したサンプルを結晶化するために光誘起結晶とう方法を代わりに思いついた」と同大学物理学教授、Rithel氏は話している。
目的達成のために、Raithel氏の研究チームは、分子の代わりに微小なプラスチック球を用いるレーザ技術を開発した。他の研究者たちも、3D光誘起結晶を作製しているが、Raithel研究チームが作製した結晶は、従来のものよりもさらに高密度になっている。
このプロセスは、2つの対向するマイクロレンズを透してレーザを照射することが必要で、一方のレーザビームが他方のビームの直下を通るように照射する。2つの近赤外レーザビームをそれぞれのレンズを通るように方向付け、水滴の中に浮いた何千というプラスチック球を保持している顕微スライド上の共通焦点でビームがぶつかるようにする。
交差するレーザビームが電界を作り、電界は規則的なパタンで力が変わり、光格子と呼ばれる3Dグリッドを形成する。ナノ粒子は、高い電界の方に吸い込まれ、数千個が整列して光誘起結晶を形成する。結晶は球状であり、直径が約5µm。
何百個の卵が入ったエッグクレイト(卵梱包用ケース)を考えると、クレイトの段ボール構造が光格子、1つ1つの卵がナノ粒子の1つを表している。このクレイトを交互にスタックすると、3D結晶構造が得られる。
(詳細は、online May 31 in the journal Physical Review E)