シンクロトロン放射光電子分光による溶液内分子の構造研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13304033
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 鵜飼 正敏 東京農工大学, 工学部, 助教授 (80192508)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横谷 明徳 日本原子力研究所, 関西研究所, 副主任研究員
• Keywords: シンクロトロン放射光 / 光電子分光 / 液体分子線 / 超励起分子のダイナミクス / 溶液構造の緩和過程 / 水素結合ネットワーク / 放射線損傷の修復

Research Abstract

本研究では、単色化シンクロトロン放射光および超励起状態のダイナミクスという方法論と知見にもどづきこれを発展させることにより、気相原子物理学と湿潤生態系という相異なる二つの視点を総合し、溶液環境にある分子の放射線損傷・修復に現れる内殻超励起状態のエネルギー的・溶媒和的構造を明らかにするための新しい分光学的手法を開拓し、これを生体分子あるいは種々の溶質分子を含む水溶液系に適用して研究することを目的としている。特に水溶液中の分子の運動性や水和結合のネットワークにより生じた特定構造が照射効果に与える影響という観点から真空中への液体分子線を発生し、それを西播磨SPring-8における高輝度軟X線シンクロトロン放射光を用いた光電子分光という先端的な分光分析を適用することにより、放射線照射後の溶液構造の緩和過程を研究するものである。
本年度は、昨年度、農工大において開発・建設した液体分子線光電子分光装置についてさらに電子線衝撃分光による性能評価と調整・修正を行なうとともに実験装置のハードウェア面についての確立を行なった。また測定信号計測系およびデータ蓄積システムの主要部などソフトウェア面についても整備を行なった。
これらの備品購入とあわせて、本液体分子線光電子分光装置のデータ蓄積システムを自動化制御によって行なうための制御ソフトを開発し、さらにSpring8のシンクロトロン放射光ビームライン分光器とを同期させて運転するための制御方法のプロトタイプを開発した。
以上の装置一式はSPring-8放射光施設に運搬し、オフラインでの性能評価と調整・修正とともに、シンクロトロン放射光を用いた実地の性能評価と調整・修正を継続的に行なっている。これらは、予備的な研究成果を含むが、光電子・オージェ電子分光による純水中のクラスターの内殻超励起状態の励起エネルギー準位や安定/不安定構造等の観測についても間もなく開始できる見通しであり、本年度の計画はほぼ遅滞なく遂行できた。

Research Products

• [Publications] A.Yokoya: "The Effect of Hydration on the Induction of Strand Breaks and Base Lesions in Plasmid DNA Films by γ-radiation"Journal of the American Chemical Society. 124. 8859-8866 (2002)
• [Publications] A.Yokoya: "The Effect of Hydration on the Radiation Induction of DNA Base Lesions Processed by Base Excision Repair Enzymes"Proc.Workshop : Recognition of DNA damage as Onset of Successful Repair : Computational and Experimental Approaches.Eds.M..Pinak. JAERI-Conf 2002-005. 24-42 (2002)
• [Publications] H.Fukuda: "Collisional deexcitation of the excited rare gasa atoms in resonant states : The Watanabe-Katuura theory revisited"Journal of Chemical Physics. 118. 70-74 (2003)
• [Publications] A.Yokoya: "Electroparamagnetic Resonance in biomolecules induced by core level resonance photoexcitation"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 199. 366-369 (2003)
• [Publications] K.Akamatsu: "Infrared spectral changes in 2-deoxy-D-ribose by irradiation with monochromatic photons around oxygen K-edge"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 199. 328-331 (2003)
• [Publications] K.Fujii: "X-ray absorption near edge structure of DNA bases around oxygen and nitrogen K-edge"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 199. 249-254 (2003)
• [Publications] A.Yokoya: "Induction of Strand Breaks and Base Lesions in Hydrated Plasmid DNA Films by α-radiation"Journal of Physical Chemistry. 107. 832-837 (2003)
• [Publications] K.Fujii: "The Measurement of Molecular Fragments from DNA Components Using Synchrotron Radiation"Surface Science. 528. 249-254 (2003)
• [Publications] M.Ukai: "Charged Particle and Photon Interaction with Matter : Chemical, Physicochemical, and Biological Consequences with Applications, Eds.A.Mozumder and Y.Hatano 分担"Marcel Dekker (New York) (in press). (2003)