2011 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecular Science for Supra Functional Systems ? Development of Advanced Methods for Exploring Elementary Process |
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19056009
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田原 太平 独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 主任研究員 (60217164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 佐年 独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 専任研究員 (50280582)
山口 祥一 独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 専任研究員 (60250239)
石井 邦彦 独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 研究員 (80391853)
細井 晴子 東邦大学, 理学部・生物分子科学科, 講師 (00313396)
森田 明弘 東北大学, 理学研究科, 教授 (70252418)
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| Keywords | 凝縮相 / ダイナミクス / 超高速分光 / 非線形分光 / 時空間分光計測 / 相関分光 / 複雑分子系 / 生体関連分子 |
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| Research Abstract |
今年度は、ソフトな界面の研究において、第一に、本研究の当初からのターゲットであった生体膜モデル界面の研究に大きな成果が得られた。すなわち、正の荷電と負の荷電の両方を持つ双性イオン性脂質(フォスファチジルコリン)と水の界面の水構造を明らかにするため、われわれが独自に開発したヘテロダイン検出振動和周波発生(HD-VSFG)分光によって水のOH伸縮振動領域のx^<(2)>の虚部スペクトルを測定したところ、単純に正、あるいは負に帯電した水界面の場合とは異なり、複雑なスペクトル形状を示すことが明らかになった。カチオン性脂質とアニオン性脂質の混合単分子膜と水の界面のHD-VSFG測定や、双性イオン性の界面活性剤と水の界面のHD-VSFG測定を行い、それらと比較することで、双性イオン性脂質/水界面では、ヘッドグループの負に帯電したサイト(リン酸)と正に帯電したサイト(コリン)のそれぞれの周りに、各々のサイトの電荷に応じて異なる配向をもつ水からなる水和構造が出来ていることが初めて示された。第二に、論争になっていた空気/水界面の構造について、x^<(2)>の虚部スペクトルの同位体希釈に伴う変化を、HD-VSFG法で測定したスペクトルとMDシミュレーションで計算したスペクトルで比較した。これによって、従来言われていた4配位した"氷的な"水が界面に多く存在するようなことはないが、強く水素結合した水分子のペアが存在することを示した。超高速分光による実験では、ポンプ-ダンプ-プローブ分光によって、シアニン色素の超高速シスートランス異性に伴う核波束運動の実時間追跡に成功するとともに、ビスジイミン銅(I)錯体のの励起直後の核波束運動の観測とその解析を行い、金属錯体の超高速構造変化のメカニズムに対する理解を深化させることに成功した。
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