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タンパク質機能発現メカニズム解明のための高強度THzオペランド計測システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02821
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

黒田 隆之助  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, ラボチーム長 (70350428)

研究分担者 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, 主任研究員 (30386643)
坂上 和之  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 主幹研究員 (80546333)
谷 峻太郎  東京大学, 物性研究所, 助教 (80711572)
佐藤 大輔  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, 研究員 (40780086)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワードテラヘルツ / 光源技術 / 超短パルス電子ビーム / 超短パルスレーザー / オペランド計測 / 時間領域分光 / EOサンプリング / 分光技術 / 加速器 / 高性能レーザー / 高強度テラヘルツ分光技術 / ポンププローブ分光 / タンパク質動的計測
研究成果の概要

本課題は、高強度テラヘルツ光を用いたオペランド計測手法の開発とタンパク質分光分析への応用を目指した研究である。小型電子加速器ベースのテラヘルツ時間領域分光では、テラヘルツ光のピーク強度が高い一方、プローブ光との時間ジッターやスペクトルの安定化の課題が大きく、時間分解能向上のためにはシングルショット計測が重要である。本研究では小型電子加速器ベースに加え、レーザーベース光源とEOサンプリングシステムの高度化開発を並行して実施した。本システムにより、タンパク質水溶液や低分子化合物を含むサンプルへの計測実験にまで至り、タンパク質機能発現メカニズム解明に向けたオペランド計測実現への重要な知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、超短パルス電子ビーム及び超短パルスレーザーをベースとした高強度テラヘルツ光源を開発し、タンパク質の機能発現メカニズムの解明に向けたオペランド計測技術の開発に展開する研究である。本研究成果により、これまで困難であったタンパク質の溶媒計測が実験室系で実施できるようになり、タンパク質の機能発現メカニズム解明への進展に寄与することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件、 招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Quasi-monochromatic THz pulse generation using Cherenkov radiation from a spatially modulated electron beam2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Tadenuma, T. Murakami, M. Brameld, M. Washio, K. Sakaue, R. Kuroda, and Y. Taira
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 15 号: 04 ページ: C04016-C04016

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/04/c04016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of aggregation on hydration of HSA protein: Steady-state Terahertz absorption spectroscopic study2019

    • 著者名/発表者名
      BISWAJIT MANNA、AMITABHA NANDI、田中 真人、豊川 弘之、黒田 隆之助、DIPAK K PALIT
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL SCIENCES

      巻: 132-8 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1007/s12039-019-1696-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] フェムト秒レーザーパルスにより駆動される半導体表面の不可逆ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎、小林洋平
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz radiation and temperature increase: Opposite effect on transcription by RNA polymerase2020

    • 著者名/発表者名
      今清水 正彦、田中 真人、杉山 順一、保科宏道、竹内 恒
    • 学会等名
      9th IL ANIT/FISEB Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深紫外光を含む超短パルスレーザー加工プラットフォーム2020

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助
    • 学会等名
      2019年度第4回フォトニクス技術フォーラム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超短パルスレーザーにより駆動される不可逆破壊現象2019

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎、小林洋平
    • 学会等名
      電気学会 第2回コヒーレント光源とデバイス応用技術調査専門委員会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超短パルスレーザーはなぜ面白いのか:ガラスによる光の自己組織化と極限状態形成2019

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎、小林洋平
    • 学会等名
      第51回ガラス部会夏季若手セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 不可逆系の物理学:レーザー加工とツールとしての深層学習2019

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎
    • 学会等名
      第26回レーザー夏の学校
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体におけるフェムト秒アブレーション過程の時空間ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎、小林洋平
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Study on Coherent THz Radiation Using Tilt Control of Electron Beam2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadenuma, Tatsuki Murakami, Kazuyuki Sakaue, Masakazu Washio, Yoshitaka Taira, Ryunosuke Kuroda
    • 学会等名
      RREPS2019ベルゴロド・ロシア
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz radiation and temperature increase: Opposite effect on transcription by RNA polymerase2019

    • 著者名/発表者名
      今清水 正彦、田中 真人、保科宏道、竹内 恒
    • 学会等名
      第57回 日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ光照射が生化学反応に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      今清水 正彦、田中 真人、田上 俊輔、保科宏道、竹内 恒
    • 学会等名
      第13回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 先端オペランド計測技術開発のためのSバンド小型電子リニアック・超短パルスレーザー施設の現状2019

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助,田中 真人,小川 博嗣,佐藤 大輔,澁谷 達則,三浦 永祐,豊川 弘之,O'Rourke Brian,大島 永康,盛合 靖章,寺澤 英知
    • 学会等名
      第16回日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 産総研加速器施設における光・量子ビーム技術の産業利用への取組みと超伝導加速器への期待2019

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助
    • 学会等名
      応用超伝導加速器コンソーシアム設立記念シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 先進部材のレーザー加工と計測技術開発2019

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助
    • 学会等名
      第92回レーザ加工学会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 産総研つくばセンター電子加速器施設の現状2019

    • 著者名/発表者名
      田中 真人、他
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 先端オペランド計測技術開発のためのSバンド小型電子リニアック・超短パルスレーザー施設の現状2018

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助、田中 真人、三浦 永祐、佐藤大輔、藤原 健、澁谷 達則、大島 永康、O'Rourke Brian
    • 学会等名
      第15回日本加速器学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 社会に役立つ光・ 量子ビーム技術と単位系について2018

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助
    • 学会等名
      学びと働きを連携させた信州創生のための新たな人材育成モデル事業(松本工業高校)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] チュートリアル講演「不可逆系の光物理:超短パルスレーザー加工の基礎と応用」2018

    • 著者名/発表者名
      谷峻太郎、小林洋平
    • 学会等名
      第8回光科学異分野横断萌芽研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子ビームの傾き制御を用いたコヒーレントTHz放射の高強度化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      蓼沼 優一、ブラメルド 真理、沈 奕?、村上 達希、坂上 和之、鷲尾 方一
    • 学会等名
      第15回日本加速器学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電子ビームの傾き制御を用いたコヒーレントTHz放射の高強度化に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      蓼沼 優一、柳沢 稜、ブラメルド 真理、坂上 和之、鷲尾 方一
    • 学会等名
      第55回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Coherent Terahertz Radiation Generated from Tilted Electron Beams Aiming for Higher Light Intensity2018

    • 著者名/発表者名
      M. Brameld、K. Sakaue、Y. Tadenuma、 M. Washio、R. Yanagisawa、R. Kuroda、Y. Taira
    • 学会等名
      IPAC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザーアブレーションダイナミクスの遠赤外波長領域計測2018

    • 著者名/発表者名
      谷 峻太郎、小林 洋平
    • 学会等名
      第15回赤外放射応用関連学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子線の傾きを用いたコヒーレントチェレンコフ放射によるテラヘルツパルス発生2018

    • 著者名/発表者名
      坂上和之
    • 学会等名
      第24回FELとHigh-Power Radiation研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光で物質を操る ~レーザー加工における極限的光と物質の相互作用とそのダイナミクス~2017

    • 著者名/発表者名
      谷 峻太郎、 小林 洋平
    • 学会等名
      応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会「光操作の最前線」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study on THz Cherenkov radiation by electron bunch tilting at Waseda University2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakaue
    • 学会等名
      ELPH Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Study on Cherenkov laser oscillator using tilted electron bunches2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakaue、M. Brameld、Y. Tadenuma、R. Yanagisawa、M. Washio、R. Kuroda、Y. Taira、J. Urakawa
    • 学会等名
      Free Electron Laser Conference (FEL 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ybファイバレーザーを用いたテラヘルツパルスの時間領域分光2017

    • 著者名/発表者名
      坂上和之、ブラメルド真理、柳沢稜、蓼沼優一、鷲尾方一、東口武史、平義隆、黒田隆之助、浦川順治
    • 学会等名
      第14回日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of the coherent Cherenkov radiation using tilted electron bunch2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakaue、M. Brameld、M. Nishida、T. Toida、R. Yanagisaawa、M. Washio、R. Kuroda、Y. Taira、J. Urakawa
    • 学会等名
      International Particle Accelerator Conference (IPAC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 先端オペランド計測技術開発のためのSバンド小型電子リニアック・超短パルスレーザー施設の現状2017

    • 著者名/発表者名
      黒田 隆之助、田中 真人、三浦 永祐、大島 永康、O'Rourke Brian、藤原 健、澁谷 達則、高鍋 彰文、Mao Wenfeng、豊川 弘之
    • 学会等名
      第14回日本加速器学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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