これまでナノテクノロジ－と呼ばれる分野で培われてきた原子・分子レベルの計測技術を
バイオサイエンスの研究へと応用し、さらにそこで得られた知識を利用してナノデバイスを
創成しようとする、ナノバイオサイエンスと呼ばれる新融合領域に現在大きな注目が
集まっています。我々は、このナノバイオサイエンスの分野で研究を行っています。









周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)は、あらゆる計測技術の中でもっとも高い分解能を
持つ表面観察・分析・操作技術です。FM-AFMでは、鋭くとがった探針で表面の凹凸を原子
スケールでなぞることにより、表面形状を原子分解能で観察できます。FM-AFMによる原子
分解能観察は長年にわたって超高真空中でのみ可能でしたが、福間准教授の行った装置開発
により世界で初めて液中での原子分解能観察が可能になりました。


【参考文献】
・ T. Fukuma, T. Ichii, K. Kobayashi, H. Yamada and K. Matsushige, “True-Molecular Resolution Imaging by
Frequency Modulation Atomic Force Microscopy in Various Environments” Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 034103.
・ T. Fukuma, K. Kobayashi, K. Matsushige and H. Yamada, “True Molecular Resolution in Liquid by
Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy” Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 193108.
・ T. Fukuma, K. Kobayashi, K. Matsushige and H. Yamada, “True Atomic Resolution in Liquid by
Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy” Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 034101.
・ T. Fukuma, M. Kimura, K. Kobayashi, K. Matsushige and H. Yamada, “Development of Low Noise Cantilever
Deflection Sensor for Multienvironment Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy” Rev. Sci. Instrum. 76 (2005) 053704.









福間准教授は液中FM-AFMの装置・手法にさらなる改良を加え、様々な生体試料・生命
現象を原子・分子スケールの分解能で観察することを可能にしてきました。特に、生体膜の
表面にできる水和層やイオンの挙動を、世界で初めて原子スケールの分解能で直接可視化
した実績は高く評価されています。


【参考文献】
・ T. Fukuma and S. P. Jarvis, “Development of Liquid Environment Frequency Modulation Atomic Force
Microscope with Low Noise Deflection Sensor for Cantilevers of Various Dimensions” Rev. Sci. Instrum. 77
(2006) 043701.
・ T. Fukuma, A. S. Mostaert and S. P. Jarvis, “Explanation for the mechanical strength of amyloid fibrils”,
Tribology Lett. 22 (2006) 233-237.
・ T. Fukuma, M. J. Higgins, S. P. Jarvis, “Direct Imaging of Individual Intrinsic Hydration Layers on Lipid
Bilayers at Ångstrom Resolution” Biophys. J. 92 (2007) 3603-3609.
・ T. Fukuma, M. J. Higgins, S. P. Jarvis, “Direct imaging of lipid-ion network formation under physiological
conditions by frequency modulation atomic force microscopy” Phys. Rev. Lett. 98 (2007) 106101.








福間研究室の研究テーマは、FM-AFMを中心としたナノ分析ツールの開発と、それを利用した
バイオサイエンス研究の２つを大きなテーマとしています。現在、装置開発ではFM-AFMの
多機能化と高速化を、応用研究では生体膜研究や生体分子デバイス作製技術の評価を、
それぞれ中心として活動しています。