レーザー衝撃波を利用した分子ダイナミクス分光計測システムの開発

• Project/Area Number: 16750001
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 坪井 泰之 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00283698)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2004: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: ラマン分光法 / 時間分解スペクトル / 高速イメージング / 圧力ジャンプ / 高圧化学 / 蛋白質 / フォールディング / 有機結晶 / 摩擦発光 / ラジカルカチオン

Research Abstract

本研究では、レーザーアブレーションにより発生させたパルス衝撃波を物質に照射し、高圧非平衡状態の出現により誘起される様々な分子プロセスのダイナミクスを分光学的に計測できるシステムの開発を目的としている。
H17年度は「レーザー衝撃波+時間分解ラマン分光計測システム」の開発を行った。
衝撃波発生用パルスレーザーを改造し、発振繰り返し周波数を10Hzとした。これと、ラマン励起用のもう1台のパルスレーザー(λ=532nm、パルス幅10ns)を同期発振させ、衝撃波照射後に一定の遅延時間で試料セルに照射した。試料からのラマン散乱光を高感度分光検出器で測光し、衝撃波で開始される分子化学プロセスをラマン分光法によりダイナミックに追跡できるシステムを開発した。
本システムのパフォーマンスは以下の通りである。
(1)遅延時間:無限大、(2)時間分解能:10ns、(3)波数分解能;2cm^<-1>
本システムを用い、衝撃波で圧縮された高分子の構造変化並びにその回復のダイナミクスを捉えることに成功している。
また、感熱応答性高分子の圧力ジャンプ誘起型の水和⇒脱水和相転移の観測にも成功しつつある。
今後は、本システムを蛋白質のフォールディングダイナミクス計測に応用することを目指す。

Research Products

• [Journal Article] レーザー転写法によるATP検出酵素のポリマー基板への固定化 (2006)
  • Author(s): 坪井泰之
  • Journal Title: 電気学会 光・量子デバイス研究 OQDO5/10 Pages: 47-50
  • NAID: 10015556274
• [Journal Article] Poly(N-Isopropylacrylamide) Microparticles Produced by Radiation Pressure of a Focused Laser Beam : A Structural Analysis by Confocal Raman Microspectroscopy Combined with a Laser Trapping Technique. (2005)
  • Author(s): Y.Tsuboi et al.
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B 109・15 Pages: 7033-7039
• [Journal Article] Molecular Probe for a Fluorous Medium : Long-Lived Phosphorescence of α-Diketones in Perfluoromethylcyclohexane at Room Temperature (2005)
  • Author(s): Y.Tsuboi et al.
  • Journal Title: Analytical Science 21・3 Pages: 303-308
  • NAID: 10014462219
• [Journal Article] Template-Guided Synthesis and Individual Characterization of Poly(N-Isonropylacrylamide)-Based Microgels (2005)
  • Author(s): H.Yan et al.
  • Journal Title: Langmuir 21・16 Pages: 7076-7079
• [Journal Article] Molecular Probe for a Fluorous Medium : Long-Lived Phosphorescence of a-Diketones in Perfluoromethylcyclohexane at Room Temperature (2005)
  • Author(s): Y.Tsuboi et al.
  • Journal Title: Analytical Sciences 21 Pages: 303-308
• [Journal Article] Poly(N-isopropylacrylamide) Microparticles Produced by Radiation Pressure of a Focused Laser Beam (2005)
  • Author(s): Y.Tsuboi
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B 109(印刷中)
• [Journal Article] Fluorescent Crystalloluminescence of N-isopropylcarbazole (2004)
  • Author(s): Y.Tsuboi et al.
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B 108・9 Pages: 2822-2826
• [Journal Article] Deposition of Thin Polytetrafluorpethylene (PTFE) Films Using Fundamental Pulses of a Nd・YAF Laser (2004)
  • Author(s): Y.Tsuboi et al.
  • Journal Title: Applied Physics A 78 Pages: 339-342
• [Journal Article] Microsecond-Resolved Imaging of Laser Ablation at Solid-Liquid Interface (2004)
  • Author(s): T.Tsuji, Y.Tsuboi et al.
  • Journal Title: Applied Surface Science 229 Pages: 365-371
• [Book] レーザープロセッシング応用便覧 (2006)
  • Author(s): 坪井泰之(共著)
  • Publisher: NGTコーポレーション(印刷中)
• [Book] レーザー マイクロ/ナノ プロセッシング (2004)
  • Author(s): 坪井 泰之(共著)
  • Total Pages: 386
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] センシング方法およびセンシング装置 (2005)
  • Inventor(s): 坪井 他
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2005-258364
  • Filing Date: 2005-09-06