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キラル敏感な新規時間分解分光法の開発による分子キラリティーのダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H04865
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 物理化学
研究機関東京大学 (2019)
筑波大学 (2017-2018)

研究代表者

奥野 将成  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00719065)

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
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワードキラリティー / 非線形分光 / 和周波発生 / 表面・界面 / ハイパーラマン分光 / 振動分光 / 時間分解分光 / 非線形分光法 / 界面・表面 / 分子分光
研究成果の概要

本研究では、高感度なキラルティー検出を可能にする新規非線形分光法の開発を行った。二次非線形分光の一種である振動和周波発生(VSFG)分光法を用いたキラルVSFGにより、透過型のヘテロダイン検出キラルVSFG分光を世界で初めて実現した。それにより、従来数10分を必要としていたキラル試料について、1秒程度で良好なスペクトルを得ることを実現した。
さらに、キラルVSFG信号がバルクから発生するのか、界面から発生するのかという空間的起源について、偏光配置依存性を測定することで、この問題を解決した。これにより、厳密な電子非共鳴条件下では、キラルVSFG分光法が界面選択性を持つことを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ヘテロダイン検出キラル振動和周波発生分光法を用いることで、従来のキラティーを研究する振動分光法と比較して、はるかに高感度なキラリティー検出を可能にした。多くの生体分子はキラリティーを持つため、キラリティーの検出およびエナンチオマー(鏡像異性体)の区別は生物・医薬分野において重要である。本手法をさらに発展させることにより、生体分子のキラリティーの高感度検出も可能になると考えられる。さらに近年、単分子膜レベルでのキラリティーによる物性制御が行われつつある。本研究で開発した手法は、単分子レベルのキラリティーも容易に検出・区別可能であり、今後物性分野でも使われる可能性が大きいと考えられる。

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

    (32件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Hyper-Raman spectroscopy of polar liquids excited at 1064 nm: Acetone, acetonitrile, chloroform, and dimethyl sulfoxide2020

    • 著者名/発表者名
      Okuno Masanari
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 152 号: 17 ページ: 174202-174202

    • DOI

      10.1063/5.0004755

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Bonds and Molecular Orientations of Supramolecular Structure between Barbituric Acid and Melamine Derivative at the Air/Water Interface Revealed by Heterodyne-Detected Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Masanari Okuno, Shuhei Yamada, Tatsuhiko Ohto*, Hirokazu Tada, Waka Nakanishi, Katsuhiko Ariga, Taka-aki Ishibashi*
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 号: 7 ページ: 2422-2429

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c00329

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bulk-or-interface assignment of heterodyne-detected chiral vibrational sum frequency generation signal by its polarization dependence2018

    • 著者名/発表者名
      Masanari Okuno, Taka-aki Ishibashi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 号: 24 ページ: 244703-244703

    • DOI

      10.1063/1.5063290

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Heterodyne-detected Total Internal Reflection Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy and its Application to CaF2 / Liquid Interfaces2017

    • 著者名/発表者名
      N. Takeshita, M. Okuno and T. Ishibashi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 45 ページ: 25206-25214

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b08212

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symmertic Raman Tensor Contributes to Chiral Vibrational Sum Frequency Generation from Binaphthyl Amphilphile Monolayers on Water -Study of Electronic Resonance Amplitude and Phase Profiles-2017

    • 著者名/発表者名
      4.M. Okuno, D. Ishikawa, W. Nakanishi, K. Ariga and T. Ishibashi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 21 ページ: 11241-11250

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b12664

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular conformation of DPPC phospholipid Langmuir and Langmuir-Blodgett monolayers studied by heterodyne-detected vibrational sum frequency generation spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takeshita, Masanari Okuno, Taka-aki Ishibashi*
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 号: 3 ページ: 2060-2066

    • DOI

      10.1039/c6cp07800a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 二次非線形光学過程に基づく 界面とキラリティーの分子分光2019

    • 著者名/発表者名
      奥野将成
    • 学会等名
      第9回光科学異分野横断萌芽研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] HD-キラルVSFG分光法を用いた既知の二次構造を持つモデルペプチド界面の分子配向の研究2019

    • 著者名/発表者名
      板垣信人、奥野将成、石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 空気/陽・陰イオン性混合界面活性剤水溶液界面の水分子のHD-VSFG分光2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木伸一、奥野将成、石山達也、森田明弘、石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロダイン検出振動和周波発生分光によるキラリティー検出2018

    • 著者名/発表者名
      奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モデルペプチドの二次構造と気水界面のHD-キラルVSFG信号の相関の研究2018

    • 著者名/発表者名
      板垣信人, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] HD-VSFG分光法による空気/混合界面活性剤水溶液界面の水の配向の研究2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木伸一, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロダイン検出振動和周波発生分光法による脂質二分子膜の構造の研究2018

    • 著者名/発表者名
      鍛冶美里, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 振動和周波発生分光法でみえること2018

    • 著者名/発表者名
      奥野将成
    • 学会等名
      関東光科学若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Contributions of Symmetric and Anti-symmetric Raman Tensors to Chiral Vibrational SFG signals2018

    • 著者名/発表者名
      Taka-aki Ishibashi, Masanari Okuno
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Raman Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Sensitive Chiral Discrimination by Heterodyne-Detected VSFG Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Taka-aki Ishibashi, Masanari Okuno
    • 学会等名
      6th International Conference on Vibrational Optical Activity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HD-VSFG分光法で観測された空気/混合界面活性剤水溶液界面の水分子の配向のアルキル鎖長依存性2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木伸一, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 既知の二次構造を持つモデルペプチド界面のHD-キラルVSFG分光2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木伸一, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 固体/液体界面における支持脂質二分子膜のHD-VSFG分光2018

    • 著者名/発表者名
      鍛冶美里, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 和周波発生分光におけるバルク四重極効果の検討2018

    • 著者名/発表者名
      森渉, 近藤正人, 奥野将成, 王琳, 石橋孝章, 森田明弘
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 透過配置でのヘテロダイン検出キラル振動和周波発生分光法2018

    • 著者名/発表者名
      奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 全内部反射測定に向けた近赤外超広帯域マルチプレックスCARS分光装置の構築2018

    • 著者名/発表者名
      石川将之, 奥野将成, 石橋孝章
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Chiral VSFG Spectroscopy of Polylactic Acid Films2018

    • 著者名/発表者名
      石橋孝章, 奥野将成
    • 学会等名
      第8回SFG研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バルク中および空気/溶液界面におけるポルフィリンJ会合体のキラリティー2017

    • 著者名/発表者名
      奥野将成、石橋孝章
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 振動和周波発生分光で観るナトリウムポンプロドプシンの気水界面での構造および配向変化ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      近藤正人、奥野将成、井上圭一、神取秀樹、石橋孝章
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 全内部反射測定のための超広帯域マルチプレックスCARS分光装置の構築2017

    • 著者名/発表者名
      石川将之、奥野将成、石橋孝章
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] HD-VSFG分光法によるメラミン誘導体単分子膜と溶質のつくる特異的な水素結合ネットワークの研究2017

    • 著者名/発表者名
      山田周平、奥野将成、中西和嘉、有賀克彦、石橋孝章
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロダイン検出振動和周波発生分光法による抗菌ペプチド-グラミシジン-の L 膜および LB 単分子膜の構造の研究2017

    • 著者名/発表者名
      鍛治美里、奥野将成、石橋孝章
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Heterodyne-detected chiral VSFG spectroscopy: New, sensitive vibrational chiroptical technique for bulk and interface samples2017

    • 著者名/発表者名
      Taka-aki Ishibashi, Masanari Okuno
    • 学会等名
      Asian Spectroscopy Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HD-VSFG分光法による界面での抗菌ペプチド-グラミシジン-の構造の研究2017

    • 著者名/発表者名
      鍛治美里、奥野将成、石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 固体-液体界面測定のための全内部反射CARS分光装置の試作2017

    • 著者名/発表者名
      石川将之、奥野将成、石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロダイン検出振動SFG分光による気水界面上のメラミン誘導体-バルビツール酸水素結合ネットワークの解析2017

    • 著者名/発表者名
      山田周平、奥野将成、中西和嘉、有賀克彦、石橋孝章
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 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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