2013 Fiscal Year Annual Research Report
気相分光による水素結合系の構造多様性と水和ダイナミクスの解明
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number |
25104008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 正明 東京工業大学, ソリューション研究機構, 教授 (60181319)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 充彦 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00378598)
石内 俊一 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40338257)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子分光 / レーザー分光 / 原子・分子物理 / 分子クラスター |
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| Research Abstract |
種々のポプペプチドや有機ソフト系分子集合体などに気相分光の手法を適用するには、それらを安定にかつ極低温状態で真空中に導入する必要がある。レーザー蒸発法は中性分子の真空導入に適した方法であるが、イオン種にはエレクトロスプレー法が最適である。エレクトロスプレーで真空導入した分子は室温状態であるため、導入後さらに冷却する必要がある。本年度は、1)レーザー蒸発法によるペプチドの測定を行いつつ、2 )エレクトロスプレー法と却イオントラップを組み合わせた装置を設計した。
１）レーザー蒸発法によるペプチドの測定
キャップチロシンやトリプトファンを含むペプチドに対して、レーザー蒸発法を適用し、気相中で電子スペクトルを測定した。その結果ブロードな吸収を持つコンフォマーやシャープな吸収をもつコンフォマーが共存していることが分かった。それぞれを区別した赤外スペクトルを測定し、量子化学計算と比較することでそれぞれの構造を決定した。詳細については現在検討中であるが、光励起に伴う分子変形のコンフォメーション依存性等の新たな知見が得られると期待される。
２）エレクトロスプレー冷却イオントラップ装置の開発
エレクトロスプレーイオン源及び冷却イオントラップを設計した。エレクトロスプレーイオン源はブルカー社のものを参考にした。イオントラップは米国Jordan社から購入し、一部改造して極低温冷却器に取り付けられるようにした。イオントラップから効率的にイオンを引き出すためのイオン電極を、イオントラジェクトリシミュレーションソフトSIMIONを用いて最適化し、設計・製作した。既存の飛行時間がk他質量分析装置を改造し、イオントラップから引き出したイオンを質量分析できるようにした。今後はエレクトロスプレーイオン源から特定の質量のイオンをイオントラップまで輸送するための、オクタポール及び四重極イオンガイドを設計・製作する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定ではエレクトロスプレー冷却イオントラップ装置を年度内に完成する予定であったが、装置の納期が間に合わない、イオントラジェクトリシミュレーションに時間が掛かり設計が間に合わなかった、等の理由により、装置の立ち上げは２６年度に持ち越すこととなった。大まかな設計は終わっており、今後詳細を詰めることにより一気に加速したいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
エレクトロスプー冷却イオントラップ装置の開発を一気に加速する。外国メーカーから直接購入するような納期の掛かる物品は既に入手済みであるため、年度前半には稼働可能な状態に持ち込めると考えている。その後、数残基のペプチドや種々の超分子に対して本装置を適用し、電子スペクトル及びコンフォメーションを区別した赤外スペクトルを測定する。スペクトルの解析は、高精度なMDシミュレーションや量子化学計算が必要となるため、A01項目の理論研究者と共同で行う予定である。
また、２５年度にレーザー蒸発法により測定したペプチドに対して、ピコ秒時間分解実験を行い、励起状態ダイナミクスの実時間測定を開始する予定である。この測定のためには、高濃度でかつ安定した試料供給が必要となるため、改良型のレーザー蒸発源を新たに開発・製作し、これを既存の時間分解測定用の装置に取り付け使用する予定である。
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