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赤外シュタルク分光法を用いた巨大分子の構造-機能相関の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15685005
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 分析化学
研究機関北海道大学

研究代表者

中林 孝和  北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (30311195)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円)
2005年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2004年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2003年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
キーワード赤外吸収スペクトル / 外部電場効果 / シュタルク効果 / ペプチド基 / 高分子 / 非調和性 / 配向変化 / 誘電率 / FT-IR / シュタルクシフト / 電場効果 / タンパク質 / アミドバンド / 双極子モーメント / シュタルクスペクトル / 電荷移動錯体
研究概要

外部電場の印加に伴う赤外吸収スペクトルの変化を検出する赤外電場吸収スペクトル測定システムを製作し,タンパク質をはじめとする凝縮系の巨大分子に応用することを目的としている。本年度は,昨年度測定したα-ヘリックスを示すポリペプチドであるポリ-γ-ベンジル-L-グルタメート(PBLG)の高分子薄膜の赤外電場吸収スペクトルの理論解析を行なった。またPMMAなど他の高分子薄膜の赤外電場吸収スペクトルの測定も同様に行い,さらに赤外電場吸収用の溶液セルを製作し,溶液系への応用も行った。PBLGの赤外電場吸収スペクトルにおいて,各振動バンドは,ゼロ次微分,一次微分,二次微分の線形結合の形を示し,Liptayらによる理論式を用いて再現することができた。振動励起に伴う双極子モーメントの変化(Δμ)は,二次微分の項から求めることができる。N-H伸縮(アミドA)振動,アミドI振動,側鎖のC=0伸縮振動バンドのΔμ値は,それぞれ0.11,0.05,0.06Dであった。他の振動バンドのΔμ値は0から0.03Dの範囲であり,アミドA振動のΔμ値が非常に大きいことがわかる。振動の非調和性の理論から,アミドA振動の大きなΔμ値は,アミドA振動の非調和性に由来することがわかった。一次微分の項から振動励起に伴う分子分極率の変化(Δα)を求めることができ,側鎖のC=0伸縮振動バンドが最も大きく約2.0Å^3であった。このC=0伸縮振動バンドの大きなΔα値は,PMMA薄膜においても同様に観測された。ゼロ次微分の項は外部電場による高分子の配向変化を表しており,PBLGについては,側鎖の振動バンドが骨格の振動バンドよりも大きな値を持つことがわかった。この結果は,電場によって骨格よりも側鎖が大きく配向しているを示している。この電場による配向変化が高分子の配向分極となることから,側鎖の配向変化が,PBLGの誘電率の値に大きく寄与していることがわかる。赤外電場吸収スペクトルの測定は,高分子の誘電率を分子レベルで調べる有効な手法であることがわかる。

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (17件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Electroabsorption Spectra of a Complex Formed between Tetraphenylporphyrin and Fullerene in a Polymer Film2006

    • 著者名/発表者名
      Md.Wahadoszamen
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 178・2,3

      ページ: 177-184

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] External Electric Field Effects on Absorption and Fluorescence of Anthracene-(CH2)η-Naphthalene Bichromophoric Molecules Doped in a Polymer Film2006

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 178・23

      ページ: 236-241

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 蛍光寿命イメージングシステムの製作と生体試料および高分子試料への応用2006

    • 著者名/発表者名
      中村 孝和
    • 雑誌名

      分光研究 55・1

      ページ: 31-39

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Photo-Switching Behavior of CdS Nanoparticles Doped in a Polymer Film2006

    • 著者名/発表者名
      Yuhki Ohara
    • 雑誌名

      Comptes Rendus Chimie (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Electric and Magnetic Fields on Fluorescence in Electron Donor and Acceptor Pairs of Pyrene and N-Methylphthalimide Doped in a Polymer Film2006

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Yoshizawa
    • 雑誌名

      Chemical Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] External Electric Field Effects on Emission of a Mixture of Tetraphenylporphyrin and Fullerene Doped in a Polymer Film2006

    • 著者名/発表者名
      Md.Wahadoszamen
    • 雑誌名

      Journal of the Chinese Chemical Society (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] External Electric Field Effects on State Energy and Photoexcitation Dynamics of Diphenylpolyenes2005

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society 127・19

      ページ: 7041-7052

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electric Field Effects on lR Absorption of α-Helical Polypeptide2005

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 34・8

      ページ: 1194-1195

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-Resolved Measurements of the External Electric Field Effects on Fluorescence in Electron Donor and Acceptor Pairs of N-Ethylcarbazole and Dimethyl Terephthalate Doped in a Polymer Film2005

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi limori
    • 雑誌名

      Chemical Physics 319・13

      ページ: 101-110

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Remarkable Temperature Dependence of Electric Field-Induced Change in Fluorescence Spectra of Pyrene Doped in a Polymer Matrix2005

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Iimori
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 402・1-3

      ページ: 206-211

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct Measurements of the Electric-Field-Induced Change in Fluorescence Decay Profile of Pyrene Doped in a Polymer Film2004

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 395・4-6

      ページ: 346-350

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrafast Excited-State Dynamics in Photochromic N-Salicylideneaniline Studied by Femtosecond Time-Resolved REMPI Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      Chie Okabe
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 121・19

      ページ: 9436-9442

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] External Electric Field Effects on Absorption, Fluorescence and Phosphorescence Spectra of 4-(Dimethylamino)benzonitrile in a Polymer Film2004

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Yoshizawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 108・50

      ページ: 19132-19139

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Relation between External Electric Field Effect on Photoluminescence and Generation Efficiency of Electroluminescence : Methylene-Linked Compounds of Pyrene Doped in a Polymer Film2004

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Ohta
    • 雑誌名

      Proceedings of Electroluminescence Conference 2004

      ページ: 358-361

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] External Electric Field Effects on State Energy and Photoexcitation Dynamics of Diphenylpolyenes

    • 著者名/発表者名
      Takakazu Nakabayashi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Photo-Switching Behavior of CdS Nanoparticles Doped in a Polymer Film

    • 著者名/発表者名
      Yuhki Ohara
    • 雑誌名

      Comptes Rendus Chimie (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-Resolved Measurements of the External Electric Field Effects on Fluorescence in Electron Donor and Acceptor Pairs of N-Ethylcarbazole and Dimethyl Terephthalate Doped in a Polymer Film

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Iimori
    • 雑誌名

      Chemical Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 中林孝和: "水のクラスター構造-基本的な考え方と応用の可能性-"食品膜技術懇談会誌. 29. 35-40 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Chie Okabe: "Picosecond Time-Resolved Stokes and Anti-Stokes Raman Studies on the Photochromic Reactions of Diarylethene Derivatives"The Journal of Physical Chemistry A. 107・28. 5384-5390 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Md.Wahadoszamen: "Electric field effects on photoisomerization process of diphenylpolyenes doped in a polymer film as revealed by a field-induced change in fluorescence spectrum"Chemical Physics Letters. 387・1-3. 124-129 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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