生体分子や生体組織、あるいは食品・環境物質などの対象物質は、それぞれ多種多様なスケール・濃度で存在しています。これら対象物質に対して、より高性能なイメージングやセンシングを達成するためには、新たな基盤技術開発が必要となります。当グループでは新たなイメージング・センシングプラットフォームの開拓に向け、以下の独自性の高い観察・計測のための装置や材料、ならびに方法論に関する研究開発を進めています。さらに、得られた成果の社会実装にも積極的に取り組んで行きます。

水溶液中の生物試料や有機材料、ナノ粒子を10nm以下の分解能でそのまま直接観察することは、医薬、食品、化粧品、材料・化学、精密機器、機械、石油化学等の多くの分野で必要とされている。我々が開発した走査電子誘電率顕微鏡は、そのままの試料を10nm以下の分解能で観察できるため、これまで観察が困難であった様々な試料への応用が可能である。これまでに、本法を用いて生きた骨芽細胞の直接観察を行い、骨形成の初期過程を明らかにすることが出来た。(小椋俊彦)

高感度・高分解能周波数変調原子間力顕微鏡法(FM-AFM)をその動作原理とする3次元フォースマップ計測をさらに精密化・高度化し、AFM探針の精密な運動制御を行うことで複雑な3次元構造を持つ生体分子に対しても安定なフォースマップ測定を実現する。これによって、生体分子の極近傍領域における水和構造力・電荷密度・揺らぎ分布の可視化、さらには単一分子レベルでの生体分子間認識・相互作用計測を可能とする新たな3次元相互作用力可視化技術を実現することを目指している。 (平田芳樹)

生体親和性の高い双性イオン基を有する機能性表面修飾分子（図1）は、単分子層レベルで空間的に構造制御されたナノ構造分子膜を構築することを、電気化学トンネル顕微鏡(EC-STM)による溶液中その場観察でイメージングすることに成功した(図２)。さらに、この表面構造がタンパク質の非特異吸着を抑制する機能を発現する因子であることを検証した。 (澤口隆博)

有機化学、生化学、分析化学をはじめとする「Chemistry」を武器とし、タンパク質等の生体成分を特異的、高感度かつ簡易的に検出するための機能性バイオセンシング材料の創製を、基礎研究から応用研究に至るまで幅広く行っている。(鈴木祥夫)

細胞内コレステロールの分布とその制御機構を解析するため、コレステロール分子から蛍光プローブを設計・合成した。開発した蛍光プローブを培養細胞の形質膜へ導入したところ、本蛍光プローブは細胞内でコレステロールが多く存在するとされる膜マイクロドメインへ多く分布することが、その分布の時間変化とともに確認できた。(小川昌克)

健康や安全・快適な生活を保つために、生体や食品・環境中の様々な微量物質の検出・測定が求められています。電気化学測定法は、物質の化学反応に基づく電流等を測定する簡便・安価な検出法として期待されていますが、測定範囲が狭く微量物質の検出も困難なため測定対象が限られる点が課題でした。私たちは、カーボン薄膜材料の精緻な設計により、従来電極では検出できなかった生体・環境・食品中の物質などをきわめて高感度かつ再現性良く測定できる高性能な「ナノカーボン薄膜電極」と本電極を搭載可能な「計測機器」を開発しました。(加藤大)