2021 Fiscal Year Research-status Report
超臨界水状態での真空紫外円二色性計測によるタンパク質等の分子構造解析手法の確立
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20K05559
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
田中 真人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30386643)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子構造 / 円二色性 / キラリティ / 光吸収 / 分光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超臨界水条件のような高圧・高温条件で円二色性や光吸収スペクトルなどの分光測定が可能な光学セルならびに分光計測システムの構築と検証、アミノ酸などのキラル分子等の高圧・高温条件等での分光計測と構造変化などの分析を目指すものである。分光技術の中で、円二色性などは温度、圧力、pHによって分子構造が変化した場合、そのスペクトルに敏感にその変化が反映され、かつ量子化学計算などとの比較からその構造変化を分析できる。本研究により、高温・高圧条件等での円二色性等分光技術の確立と、本技術の有機化学分野などにおける分光分析手法としての有用性の検証を目指す。
2021年度は、昨年度行った設計を元にして、本研究の基礎となる高圧・高温条件に対応した分光計測用光学セルの開発と評価を主に行った。高圧・高温状態に対応させるために、光学窓として深紫外まで透過率を持ち、かつサファイヤと同程度の耐圧性をもちながら、円二色性の測定に大きな問題となる複屈折性を有さないとされるYAGセラミックス窓を、本体の材質としては耐熱合金であるハステロイ合金を、セル部品間を締結にはCシールをそれぞれ採用したものを開発した。実際にポンプやヒーター等を用いてこの光学セルの圧力・温度の制御試験を行ったところ、最大40MPa、400℃までの昇圧・昇温に成功した。これは超臨界水条件である圧力22.1 メガパスカル以上、温度 374℃以上をクリアしており、本セルにより超臨界水条件での分光計測を可能にした。また本セルを導入できる分光システムの開発ならびに、本セルの可視紫外領域での透過率などの評価と分光計測を進めた。現在最短の光学長が約3㎜であり、今後はこれを1-2㎜程度まで短くするなどの改良も、分光計測と合わせて行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の基礎となる高圧・高温条件に対応した分光計測用光学セルの開発と試験を行い、超臨界水条件（圧力22.1 メガパスカル以上、温度 374℃以上）以上の最大40MPa、400℃までの昇圧・昇温試験に成功し、セルの分光測定と評価、そのための分光計測システム開発を進めるなど、概ね順調な進捗となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した光学セルを用いて、可視～紫外、および紫外～真空紫外領域での分光計測システムへの組み込みを行う。その後、円二色性の標準的であるカンファスルホン酸アンモニウムや、アミノ酸やタンパク質等のキラル分子の計測や構造解析を行う。またガウシアン等の量子化学計算プログラム等を用いた分子軌道計算による光吸収・円二色性等の理論的予測も行う。併せて、光学窓の複屈折性の評価などにより、セルの評価も行う。これらにより高温・高圧条件等における円二色性等分光分析によるキラル分子の構造解析手法の確立とその有用性の検証を行う。
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| Causes of Carryover |
2021年度は"高圧光学溶液セルシステム"の開発と試験に多くを費やした。現在、このセルを組み込んだ分光システムの開発を進めており、本年度はそれに不足している光学部品やセルの光学窓などの消耗品、測定試料などに用いる。
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| Remarks |
Masahito Tanakaの研究紹介
https://staff.aist.go.jp/masahito-tanaka/
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