非線形ラマン・シングルショット分光による蛋白質の変性における動的現象の観測

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05166
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: 大間知 潤子 関西学院大学, 理工学部, 講師 (70724053)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: フェムト秒パルスレーザー

Outline of Annual Research Achievements

2018年度は非線形ラマン分光のための光源を用意した。申請時は所属研究室の光源を使用する予定であったが、その後研究室を新たに立ち上げることになり、初年度は光源の作製を行った。非線形ラマン散乱では、二つの異なるエネルギーの光を分子に入射した時に、そのエネルギーの差分が分子振動エネルギーと等しい時に分子振動が誘起される。本課題で取り組む非線形ラマン分光は、ブロードバンドな超短パルスレーザー一台で、指紋領域(500 cm^-1から1800 cm^-1)に現れるタンパク質の振動構造全てをラマン計測するアンチストークスラマン散乱分光（以下、CARSと略す）法である。この計測を実現するためには、指紋領域より広い線幅を有するレーザーが必要である。そこで、本実験では幅広いゲイン帯域を持つことが知られたチタンサファイア結晶をゲイン媒質とする固体モード同期レーザーを作製した。レーザー共振器内部に設置したチタンサファイア結晶をNd:YAGレーザーの倍波光で励起し、共振器の調整により連続波発振を確認した。次にソフトアパーチャーカーレンズモード同期法によりパルスを発生させた。広帯域に亘って位相を揃えるために、レーザー共振器内の分散素子を適切に選択し、最終的に半値全幅2400 cm^-1のブロードバンドなレーザーを作製することに成功した。CARSは三次の非線形効果であるため、そのラマン散乱確率はパルス幅に依存する。測定試料上で最短のパルス幅にするためには、レーザーからの出射光の特性を評価すると共に、CARS光学系に適切な分散補正が必要である。これを行うため、干渉自己相関法によるパルス評価系を作製した。現在、これを用いてパルスを評価しながら、CARS光学系を構築中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

申請時は所属研究室の光源を使用し、2018年度に光学系の構築までを行う予定であったが、その後研究室を新たに立ち上げることになり、初年度は光源の作製を主に行った。

Strategy for Future Research Activity

2018年度に作製した超短パルスレーザーとパルス評価系を用いて、非線形ラマン散乱のための光学系を構築する。初めに高純度な有機溶媒を用いて非線形ラマン分光測定を行う。そこで得られる振動構造と報告値との対応により、作製した光学系を評価する。その後、タンパク質を試料として測定を行う。

Causes of Carryover

申請時は所属研究室の光源を使用し、直接経費は光源の後の光学系およびに検出系の構築のために使用する予定であった。しかし、当該年度は、新たに研究室を立ち上げることになったため、光源の作製を主に行い、光学系の構築は部分的に行った。当該年度に光源の作製が完了したため、今年度は光学系と検出系の構築を行う。これにより、当該年度に使用予定であった直接経費は今年度の研究で使用する予定である。