2017 Fiscal Year Annual Research Report
3パルス超解像度顕微鏡の開発とそれを用いた光合成初期過程の可視化
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15H03679
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
杉崎 満 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20360042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 政晴 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20571219)
出羽 毅久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70335082)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超解像度顕微鏡 / 光合成 / 光物性 / ナノテクノロジー / 量子光学 / 生物物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，光合成細菌の光合成膜中で行われる光合成初期過程を可視化するために，光学顕微鏡の回折限界を超えた空間分解能で画像取得することを目指している．高等植物の光合成系においてクロロフィルは，光捕集，励起エネルギー伝達，電荷分離，電荷移動といった光合成初期の諸過程において中心的な役割を果たす．クロロフィルの吸収帯は600～700nm近傍に現れるため，従来はこの波長領域を中心とした研究がおこなわれてきた．本年度は，これまであまり注目がされてこなかった波長領域における光学応答を調査した．電子の最低励起状態であるQy帯よりもさらに低エネルギー側を励起した際にも，Qy帯からの蛍光が現れる，所謂アンチストークス蛍光現象を見出した．類似の研究を調査したところ，高等植物から単離した葉緑体においてアンチストークス蛍光が観測されていることが分かった．しかしその原因については明らかとなっていなかったが，タンパク質との何らかの相互作用に原因があると考えられていた．しかしながら今回の我々の研究において，有機溶媒中に分散させたクロロフィル分子においてもアンチストークス蛍光が現れることから，この現象にはタンパク質との相互作用は必ずしも必要でないことが分かった．吸収スペクトルをBrownian振動子モデルを用いて解析し，スペクトル密度の同定を行った．そこから得られたフォノンモードの内の一つがアンチストークス蛍光で現れるピークのエネルギーと等しいことや，アンチストークス蛍光の波長依存性を調べた際に現れた蛍光の共鳴増大現象の様子などから，現在のところ，アンチストークス蛍光には，低エネルギーの振動モードが関与しているものと考えている．今後の研究において顕微鏡の解像度を上げるためには，アンチストークス蛍光の影響を避ける工夫が必要となってくる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験装置のトラブルが発生し修理が必要となったこと，および当初予想したよりも，測定条件が狭い範囲にあることが明らかとなったため，測定装置の構成を変更する必要が生じたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の問題を解決するために測定方法を変更し，その効果がみられることが分かってきているためこれを進めていく予定である．
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