2005 Fiscal Year Annual Research Report
非線形赤外分光を用いて溶媒-溶質間の相互作用強度を測定可能にする物理的原理の開発
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17740278
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
金 賢得 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30378533)
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| Keywords | 分子間 / 分子内相互作用 / 非調和性 / 非線形赤外スペクトロスコピー / 生化学分子 / 二量体分子 / フェムト秒・ピコ秒 |
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| Research Abstract |
本年度の研究では、多次元赤外スペクトロスコピーの実験結果に解釈を与える理論的枠組みを提案し、多次元赤外スペクトロスコピーの持つ新たな可能性を提示することを目的とした。
タンパク質などの生化学分子や二量体分子の多くでは、双極子-双極子相互作用と双極子-誘起双極子相互作用という二種類の本質的な双極子相互作用が働いている。これらの相互作用の強さは相互作用距離の三乗に反比例する。この事実は、もし二つの相互作用の効果を単独で検出できたならば、分子構造に関する情報をfsやpsオーダーの時間分解能で直接得ることができることを示唆している。
本研究により、多次元赤外スペクトルにおいて、二つの双極子相互作用・分子振動ポテンシャルの非調和性・双極子と分極率の非線形性の4つの主要な効果の大きさを見積もることが可能となった。また4つの効果が同程度に出現するような複雑な分子モデルにおいて、多次元赤外スペクトルは双極子-双極子相互作用と双極子-誘起双極子相互作用、そして分子振動ポテンシャルの非調和性をそれぞれ独立に検出できることが可能であることが示された。特に、双極子-双極子相互作用と双極子-誘起双極子相互作用がそれぞれ単独で検出できたことで、それらのピーク強度から分子構造に関する情報をfsやpsオーダーの時間分解能で直接得ることができる。
また実験やシミュレーションの簡便な解析ツールとして、本プロジェクトで得られた理論的な表式を基に開発した無償プログラムをweb上で公開している。
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