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2009 Fiscal Year Annual Research Report

極微量ナノバイオ関連物質の光反応初期過程の実時間イメージングと光制御技術の開発

Research Project

Project/Area Number 20241025
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

武田 淳  Yokohama National University, 工学研究院, 教授 (60202165)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大野 かおる  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40185343)
木村 睦  信州大学, 繊維学部, 准教授 (60273075)
稲田 妙子  北里大学, 理学部, 講師 (60286375)
Keywordsフェムト秒 / イメージング / ナノバイオ / ポンプ・プローブ分光 / デンドリマー / タンパク / 光制御 / 機能性分子
Research Abstract

本研究では、極微量の先端ナノバイオ関連物質の光反応初期過程の時間・周波数特性を瞬時に可視化できる世界唯一のエシェロン光学素子を用いたイメージング分光装置を開発し、光捕集小型ナノスターデンドリマーのエネルギー移動効率および修飾タンパク質の酵素反応収率の光制御を試みる。
本年度は、昨年度開発したエシェロン光学素子・第2高調波発生自己相関法を用いて、正負にチャープしたフェムト秒光パルスの時間・スペクトル2次元イメージの実時間計測を行い、光パルスの群速度分散・位相情報を決定することに成功した。また、フェムト秒白色光を用いた広帯域イメージング分光技術への適用を目指し、新規エシェロンの光学設計を行った。
一方、アンテナ分子の長さ・個数が異なる4種類のπ共役ナノスターデンドリマーにおいて、コア分子の発光強度及び発光寿命を測定し、アンテナからコアへのエネルギー伝達効率、1光子吸収当たりの発光効率を見積もった。その結果、アンテナ分子の個数が少なく長さが最も短いものがエネルギー伝達効率・発光の量子収率ともに最も大きいことを見出した。更に、すでに開発済みの第1世代のイメージング分光技術を駆使することにより、アンテナ分子を選択励起した際のコア分子の吸収飽和量を測定した。アンテナからコアへのエネルギー伝達効率が高いほど、コア分子の吸収飽和量もそれに比例して大きくなるものと思われる。実際、アンテナ分子の個数・長さの最も小さいデンドリマーにおけるコア分子の吸収飽和量が最も大きく、発光強度・発光寿命の測定結果と良く一致することを見出した。

  • Research Products

    (36 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (24 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Charge Separation Dynamics at Molecular Heterojunction of C_60 and Zinc Phthalocyanine2010

    • Author(s)
      Y.Kodama
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 96

      Pages: 034101;1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atomistic Nucleation and Growth Mechanism for Single-Wall Carbon Nanotubes on Catalytic Nanopartile2010

    • Author(s)
      J.-T.Wang
    • Journal Title

      Nanotechnology 21

      Pages: 115601;1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Real-Time Time-Frequency Two-Dimensional Imaging of Ultrafast Transient Signals in Solid-State Organic Materials2010

    • Author(s)
      J.Takeda
    • Journal Title

      Sensors 2010(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Energy Transfer Dynamics in Light-Harvesting Small Dendrimers Studied by Time-Frequency Two-Dimensional Imaging Spectroscopy2009

    • Author(s)
      A.Yamada
    • Journal Title

      J.Lumin. 129

      Pages: 1898-1900

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoinduced Phase Transition in Strongly Correlated TTTA Crystals Probed with Two-Photon Luminescence2009

    • Author(s)
      I.Katayama
    • Journal Title

      J.Lumin. 129

      Pages: 1931-1933

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonlinear Conversion Dynamics from Self-Trapped Exciton States to a Macroscopic Photoinduced Phase in Strongly Correlated Organic Radical Crystals2009

    • Author(s)
      I.Katayama
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 80

      Pages: 092103;1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intramolecular Axial Ligation of Zinc Porphyrin Cores with Triazole Links within Dendrimers2009

    • Author(s)
      M.Kimura
    • Journal Title

      Chemistry-A European Journal 15

      Pages: 2617-2624

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochromic Polymeric Films Derived from(Diphenylamino)phenyl-Substituted Metallophthalocyanines2009

    • Author(s)
      M.Kimura
    • Journal Title

      Chemistry Letters 38

      Pages: 82-83

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics Simulation of a π-conjugated Light-Harvesting Dendrimer II : Phenylene-Based Dendrimer(phDG2)2009

    • Author(s)
      Y.Kodama
    • Journal Title

      J.Phys.: Condens.Matter 21

      Pages: 064217;1-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Linear and Nonlinear Elastic Behaviors of Star Polymers2009

    • Author(s)
      S.Masatsuji
    • Journal Title

      Macromolecules 42

      Pages: 3170-3178

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] π共役デンドリマーの電子ダイナミクス計算2009

    • Author(s)
      兒玉泰伸
    • Journal Title

      ナノ学会会報(The Bulletin of the Nano Science and Technology) 8

      Pages: 15-21

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 時間依存密度汎関数理論に基づく電子励起ダイナミクスの有効性について2010

    • Author(s)
      大野かおる
    • Organizer
      日本金属学会
    • Place of Presentation
      日本金属学会
    • Year and Date
      20100328-20100330
  • [Presentation] カーボン系材料におけるコヒーレントフォノンのプラズモン増強2010

    • Author(s)
      古賀翔
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      20100320-20100323
  • [Presentation] 高強度テラヘルツパルスを用いた量子常誘電体の非調和性検出2010

    • Author(s)
      片山郁文
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20100317-20100320
  • [Presentation] グラファイトのコヒーレントDモードフォノン2010

    • Author(s)
      古賀翔
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20100317-20100320
  • [Presentation] 時間・周波数2次元実時間イメージング分光装置の開発2010

    • Author(s)
      武田淳
    • Organizer
      テクニカルショウ・ヨコハマ2010
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      20100203-20100205
  • [Presentation] First-Principles GW+Bethe-Salpeter Calculation of Photoabsorption Spectra for Small CdSe Clusters2010

    • Author(s)
      Momoko Nagaoka
    • Organizer
      The Fourth General Meeting of Asian Consortium on Computational Materials Science-Virtual Organization(ACCMS-VO)
    • Place of Presentation
      Tohoku Univ.
    • Year and Date
      20100112-20100114
  • [Presentation] Encapsulation of Carbon Chains in Single-Walled Carbon Nanotubes : A First-Principles Study2010

    • Author(s)
      桑原理一
    • Organizer
      The Fourth General Meeting of Asian Consortium on Computational Materials Science-Virtual Organization(ACCMS-VO)
    • Place of Presentation
      Tohoku Univ.
    • Year and Date
      20100112-20100114
  • [Presentation] Development of the All-Electron Mixed Basis Hartree-Fock Calculation Code Satisfying Virial Theorem2010

    • Author(s)
      Yoichi Tadokoro
    • Organizer
      The Fourth General Meeting of Asian Consortium on Computational Materials Science-Virtual Organization(ACCMS-VO)
    • Place of Presentation
      Tohoku Univ.
    • Year and Date
      20100112-20100114
  • [Presentation] 反射型エシェロンを用いた超短光パルスの実時間イメージング2010

    • Author(s)
      堺原弘行
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2010-03-19
  • [Presentation] Optical Properties of Small(CdSe)_n Clusters by First-Principles GW+Bethe-Salpeter Approach2009

    • Author(s)
      Momoko Nagaoka
    • Organizer
      International Symposium of Electronic Structure Calculations-Theory, Correlated and Large Scale Systems and Numerical Methods-
    • Place of Presentation
      Univ.of Tokyo
    • Year and Date
      20091207-20091209
  • [Presentation] フォトクロミック物質を修飾したタンパク質の基礎光学特性と光機能2009

    • Author(s)
      新村生
    • Organizer
      日本物理学会2009年度秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      20090925-20090928
  • [Presentation] 光捕集性小型デンドリマーのエネルギー伝達効率と発光特性2009

    • Author(s)
      永吉祐子
    • Organizer
      日本物理学会2009年度秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      20090925-20090928
  • [Presentation] 反射型エシェロン光学素子を用いた超短光パルス計測II2009

    • Author(s)
      堺原弘行
    • Organizer
      日本物理学会2009年度秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      20090925-20090928
  • [Presentation] 量子常誘電体SrTiO_3における非線形テラヘルツ分光2009

    • Author(s)
      片山郁文
    • Organizer
      日本物理学会2009年度秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      20090925-20090928
  • [Presentation] イオン液体-芳香族炭化水素混合系における広帯域THz分光2009

    • Author(s)
      青木寛
    • Organizer
      日本物理学会2009年度秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      20090925-20090928
  • [Presentation] Charge Separation Dynamics at Molecular Heterojunction of C_60 and Zn-Phthalocyanine2009

    • Author(s)
      大野かおる
    • Organizer
      The Fifth Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science(ACCMS5)
    • Place of Presentation
      Hanoi
    • Year and Date
      20090907-20090911
  • [Presentation] Lattice Monte Carlo Method as a Powerful Tool2009

    • Author(s)
      大野かおる
    • Organizer
      The Fifth Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science(ACCMS5)
    • Place of Presentation
      Hanoi
    • Year and Date
      20090907-20090911
  • [Presentation] Development of the All-Electron Mixed Basis Hartree-Fock Calculation Code2009

    • Author(s)
      Yoichi Tadokoro
    • Organizer
      The Fifth Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science(ACCMS5)
    • Place of Presentation
      Hanoi
    • Year and Date
      20090907-20090911
  • [Presentation] First-Principles Analysis of Photoabsorption Spectra of (CdSe)_<34> Clusters in Pearl-Necklace Geometry2009

    • Author(s)
      Momoko Nagaoka
    • Organizer
      The Fifth Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science(ACCMS5)
    • Place of Presentation
      Hanoi
    • Year and Date
      20090907-20090911
  • [Presentation] Enzyme Reaction and Photochromism of Lysozyme Modified with Diarylethene2009

    • Author(s)
      稲田妙子
    • Organizer
      XXIV International Conference on Photochemistry
    • Place of Presentation
      トレド(スペイン)
    • Year and Date
      20090719-20090714
  • [Presentation] π共役デンドリマーの電子ダイナミクス計算2009

    • Author(s)
      兒玉泰伸
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      東京大学・武田ホール
    • Year and Date
      20090509-20090511
  • [Presentation] C_10H_n@SWCNTの第一原理計算2009

    • Author(s)
      桑原理一
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      東京大学・武田ホール
    • Year and Date
      20090509-20090511
  • [Presentation] 炭素系材料におけるコヒーレントフォノンとその欠陥効果2009

    • Author(s)
      古賀翔
    • Organizer
      第20回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学
    • Year and Date
      20090211-20091212
  • [Presentation] シングルショット分光法による一次元白金錯体の非線形光学応答2009

    • Author(s)
      河野太郎
    • Organizer
      第20回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学
    • Year and Date
      2009-12-12
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.phys.ynu.ac.jp/labs/takeda/index.html

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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