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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Mapping of energy and electron transfer pathways in photosynthesis by transient two-dimensional infrared spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 21K20545
Research InstitutionInstitute for Molecular Science

Principal Investigator

米田 勇祐  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (60903721)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2023-03-31
Keywords二次元分光 / 振動分光 / 光合成 / エネルギー移動
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、前年度に構築した自作の非同軸光パラメトリック増幅器を用い、励起状態における二次元振動相関スペクトルを測定することのできる二次元インパルシブ誘導ラマン分光(2D-ISRS)装置の構築を行った。2D-ISRSは三つのパルスを用いた実験手法である。まず、第一のパルスによって系を励起状態に遷移し、振動コヒーレンスを生成する。その後、励起状態吸収もしくは誘導放出に共鳴した第二のラマンポンプパルスによって、振動コヒーレンスを再び生成する。最後に、第三のラマンプローブパルスによって系の振動信号を時間領域で記録する。これら三つのパルスの時間差(ΔT, τ)に対して二次元フーリエ変換を行うことによって、二次元振動相関スペクトルを取得することができる。2D-ISRSは、10000点以上(二つの時間差に対しそれぞれ100点以上)のデータ点数を必要とする実験的困難さから、測定に成功した報告は世界的にもまだ数例程度しかない。そこで、本年度はラマンポンプ・プローブパルス間の時間差を高速スキャンする独自の検出システムを構築し、高効率なデータ取得を実現した。アセトニトリルの非共鳴インパルシブラマン測定を高速スキャンと従来の方法(ステップスキャン)で比較したところ、同じレベルのS/Nのデータを3倍程度高速に取得することができた。さらに、2D-ISRSをポリアセン誘導体に応用したところ、0-2000cm-1といったこれまでにない広い波数領域において明確なクロスピークを観測することができた。以上の成果は現在論文として投稿中である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] UC Berkeley(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      UC Berkeley
  • [Journal Article] Energy transfer dynamics and the mechanism of biohybrid photosynthetic antenna complexes chemically linked with artificial chromophores2022

    • Author(s)
      Yoneda Yusuke、Noji Tomoyasu、Mizutani Naoto、Kato Daiji、Kondo Masaharu、Miyasaka Hiroshi、Nagasawa Yutaka、Dewa Takehisa
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 24 Pages: 24714~24726

    • DOI

      10.1039/D2CP02465A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The initial charge separation step in oxygenic photosynthesis2022

    • Author(s)
      Yoneda Yusuke、Arsenault Eric A.、Yang Shiun-Jr、Orcutt Kaydren、Iwai Masakazu、Fleming Graham R.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 2275

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29983-1

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ultrafast energy transfer between self-assembled fluorophore and photosynthetic light-harvesting complex 2 (LH2) in lipid bilayer2022

    • Author(s)
      Yoneda Yusuke、Kito Masaya、Mori Daiki、Goto Akari、Kondo Masaharu、Miyasaka Hiroshi、Nagasawa Yutaka、Dewa Takehisa
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 156 Pages: 095101~095101

    • DOI

      10.1063/5.0077910

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 先端的分光解析で解きほぐす光化学系 IIの複雑な励起状態ダイナミクス2022

    • Author(s)
      米田勇祐
    • Organizer
      第29回 光合成セミナー2022:反応中心と色素系の多様性
    • Invited
  • [Presentation] 二次元分光による非局在化した電子状態から繰り広げられる光合成初期過程の探究2022

    • Author(s)
      米田勇祐
    • Organizer
      関西支部 2022年度第2回(令和4年度)講演会
    • Invited
  • [Presentation] 励起子電荷分離混成が酸素発生型光合成を駆動する2022

    • Author(s)
      米田 勇祐, Arsenault Eric A, Yang Shiun-Jr, Orcutt Kaydren, Iwai Masakazu, Fleming Graham R
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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