2015 Fiscal Year Research-status Report
オキシルシフェリン誘導体を用いたホタル生物発光の色変化機構の解明
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26800164
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
望月 敏光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 再生可能エネルギー研究センター, 研究員 (30549572)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子化学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホタル生物発光の発光体であるオキシルシフェリンの分光的性質は、その不安定性からあまり進んでこなかった。最近、これまでのオキシルシフェリンとその類似体で吸収・蛍光スペクトルを比較することで、水溶液中に存在するオキシルシフェリンの共役酸・塩基ごとの吸収・蛍光スペクトル形状が明らかにされた。これらのスペクトルは分子振動による幅をもち、その形状はオキシルシフェリンとその共役酸・塩基のポテンシャル曲面の情報を反映していると考えられる。そこでオキシルシフェリンの吸収・蛍光スペクトルにおける振動の影響を明らかにすることを目的として分子振動によるスペクトル幅を理論計算から求めた。
6種類の水中のオキシルシフェリン類似体の、pH7における水中での吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルをGAUSSIAN09を活用して計算するとともに、pKaの計算から各成分の存在比を計算した。スペクトルの計算方法としては各共役塩基の基底状態と第一励起状態の振動波動関数を溶媒効果を取り入れた密度汎関数法で計算し、それらの間の遷移モーメントをフランク・コンドン因子から見積もる方法で計算した。吸収、蛍光の両者間で主な基準振動、倍音、結合音の振電遷移はよく似ており、吸収スペクトルにて0.3eV-0.6eVの、蛍光スペクトルでは0.4－0.5eVの半値全幅が得られた。この結果と過去の実験結果を比較したところ、phenolate-keto型の共役塩基を除いた5種類の類似体で、蛍光および吸収スペクトルの値がよく一致した。各成分の存在比も実験を良く再現し、オキシルシフェリンの光ルミネッセンス過程が明らかになった。
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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
主に理論計算により、オキシルシフェリンの光ルミネッセンス過程が明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
光ルミネッセンス過程が明らかになった今回の知見を活かし、化学ルミネッセンスや生物発光との関係を明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
新しい発光の測定系に必要な光源の価格が年度予算を上回っていたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度予算と併せ、新しい発光の測定系測定系に必要な光源を購入する。
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