| Project/Area Number |
19K05377
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 超高速分光 / 時間分解分光 / 過渡吸収スペクトル / 光異性化 / 無輻射失活 / ソルバトクロミズム / 互変異性化 / コヒーレント振動 / 励起状態ダイナミクス / 電荷分離反応 / 核波束運動 / コヒーレンス / 電子移動 / フォトクロミズム / サーモクロミズム / 互変異生体 / 電荷移動 / 互変異性体 / 光異性化反応 / 超高速時間分解分光 / 縮退四光波混合 |
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| Outline of Research at the Start |
この研究では、超短パルスレーザーを用いた時間分解非線形分光法を用いて短寿命互変異性体の研究を行います。パルスレーザーとは、高速な光フラッシュのようなもので、これにより化学反応の時間変化を測定する学問分野のことを時間分解分光学といいます。また、互変異性体とは、全体としての分子式は共通ですが、構造が微妙に異なる分子のことで、その分子構造は高速に変化します。互変異性体は化学反応の中間状態となり得るので、化学反応がどのように起こるか観測し、その反応メカニズムを解明するのがこの研究の目的です。
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| Outline of Final Research Achievements |
The following two studies by femtosecond time-resolved transient absorption spectroscopy were published as peer reviewed papers.
1) A nonfluorescent solvatochromic dye, phenol blue, exhibits ultrafast nonradiative deactivation from the excited state. It was found that, in proton-donating solvents, when the absorbed light energy is released as heat during the nonradiative decay, the hydrogen bond with the solvent molecule is cleaved. [C. Ota, et al., J. Phys. Chem. B, 125, 10832 (2021)]
2) The photoisomerization reaction of indigo derivatives were studied, and it was clarified that the excited state of the cis-isomer is more unstable than that of the trans-isomer due to the Coulombic repulsion of adjacent C=O groups. Hence, the excited state lifetime of cis-form is shorter than that of the trans-form and the quantum yield of cis-to-trans isomerization is higher than that of the trans-to-cis isomerization. [Y. Kihara, et. al., J. Phys. Chem. B, 126, 3539 (2022)]
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
植物の光合成系では、光化学系Ⅱ反応中心において、水が酸化されて酸素が発生する。この際、水・アミノ酸残基間の水素結合がプロトン移動を媒介する。よって、光反応に付随した水素結合の挙動について検証することは非常に有意義な研究である。また、異性化反応は光合成とは直接の関連はないが、ハロバクテリアのの光エネルギー変換機構として、バクテリオロドプシンによるプロトンポンピングの素過程として重要である。現在、環境問題の観点から、火力や原子力に代わるエネルギー源の開発が急務となっているが、新たな効率的光エネルギー変換機構の開発には、光化学反応ダイナミクスの解明が重要であり、欠くことのできない基礎研究である。
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