STED顕微鏡の基本的な原理は分子のポピュレーションの操作である。図1にSTED顕微鏡の概念図を示す。また、図2にSTED顕微鏡の原理を説明した図を示す。

STED顕微鏡の概念図

図1:STED顕微鏡の概念図

STED顕微鏡の原理

図2:STED顕微鏡の原理と式

図2のピンク色の線は観察用励起光(Excitation beam)、黒線はSTEDビームの空間強度分布の断面である。この時、STEDビームの真ん中の強度は完全に0である。この2つのビームを試料にほぼ同時に照射すると、励起した分子(ピンク線)とSTEDビーム(黒線)の重なったところが誘導放出されて減っていき、真ん中の部分だけが励起された状態で残る(オレンジ色→ピンク色)。

STEDビームの強度をあげていくと、STEDビームとわずかに重なってる部分でも誘導放出がおき、完全に0の部分だけが残る。これにより、観察する蛍光の幅を狭くすることができる(~6nm)。これはレーザーを用いないと絶対に不可能な方法であり、普通の顕微鏡ではできない。

参考文献

  • Stefan W. Hell and Jan Wichmann,Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy,Opt Lett., Vol.19, Issue 11, pp.780-782 (1994)