可視二次元分光技術の確立と光合成励起エネルギーフローの人為操作

• 研究課題/領域番号: 22340085
• 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: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 杉崎 満 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20360042)
• 研究分担者: 藤井 律子 大阪市立大学, 複合先端研究機構, 准教授 (80351740) ; 橋本 秀樹 大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (50222211)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2011年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2010年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: 超高速分光 / コヒーレンス / 光合成 / 色素蛋白超分子複合体 / エネルギー移動 / ラマン分光 / カロテノイド / クロロフィル / 色素タンパク複合体 / 二次元分光 / 色素蛋白複合体

研究成果の概要

紅色光合成細菌の光合成膜，色素蛋白複合体，及びそれから単離した光合成色素における電子と核のダイナミクスを非線形分光法を用いて調べた．これまで研究を行ってきたコヒーレント分光システムをスペクトル領域へと拡張するために，励起光のダブルパルス化を行った．光合成色素を用いた四光波混合配置における測定では，パルス間隔を変えることにより，本来禁制である結合モードを発生させたり，許容な基本モードを消失させるといった人為操作を実現した．ポンプ・プローブ配置における測定では，100フェムト秒以下で起こる電子コヒーレンスの消失過程を観測した．

研究成果

• [雑誌論文] How do surrounding environments influence the electronic and vibrational properties of spheroidene? (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Tonouchi
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: 124 号: 1 ページ: 77-86
  • DOI: 10.1007/s11120-015-0095-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast time-resolved vibrational spectroscopies of carotenoids in photosynthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta, Bioenergetics 巻: 1847 号: 1 ページ: 69-78
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.09.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast intramolecular relaxation dynamics of Mg- and Zn Bacteriochlorophyll a (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 139 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.4813526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation energy-transfer dynamics of brown algal photosynthetic antennas (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 3 号: 18 ページ: 2659-2664
  • DOI: 10.1021/jz300612c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast excited state dynamics of spirilloxanthin in solution and bound to core antenna complexes: identification of the S* and T1 states (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 137 号: 6 ページ: 64505-64505
  • DOI: 10.1063/1.4737129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of coherently coupled vibronic oscillations in carotenoids (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sugisaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85 号: 24 ページ: 245408-245408
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.245408
  • NAID: 120006770040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast excited state dynamics of fucoxanthin: excitation energy dependent intramolecular charge transfer dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 13 号: 22 ページ: 10762-10770
  • DOI: 10.1039/c0cp02568b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited state dynamics of spirilloxanthin in solution and bound to LH1-RC (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Maruta
  • 雑誌名: Carotenoid Science 巻: 16 ページ: 45-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation of coherent vibronic oscillations in carotenoid molecules by means of four-wave mixing spectroscopy: interlevel coupling (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sugisaki
  • 雑誌名: Carotenoid Science 巻: 16 ページ: 50-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation energy dependent excited state dynamics of fucoxanthin (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 雑誌名: Carotenoid Science 巻: 16 ページ: 73-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast S_1 and ICT state dynamics of a marine carotenoid probed by femtosecond one- and two photon pump-probe spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Kosumi
  • 雑誌名: J.Limun. 巻: 131 ページ: 515-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new ultrafast energy transfer pathway in a purple bacterial photosyntheticcore antenna as revealed by femtosecond time-resolved spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Kosumi
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 巻: 500 ページ: 1097-1100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphology dependent exciton formation in regioregular poly(3-alkyl)thiophenes (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kanemoto
  • 雑誌名: Phys.Stat.Solidi(c) 巻: 8 ページ: 88-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast excited state dynamics of monomeric bacteriochlorophyll a (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Kosumi
  • 雑誌名: Phys.Stat.Solidi(c) 巻: 8 ページ: 92-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of the coherent vibronic oscillations in carotenoids by ultrashort laser pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 雑誌名: Phys.Stat.Solidi(c) 巻: 8 ページ: 151-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong coherent coupling of vibronic oscillations in spheroidene (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 13 ページ: 74-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual enhancement of triplet carotenoid in pigment-protein complexes as revealed by femtosecond pump-probe spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maruta
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 13 ページ: 58-61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of transient grating signals from spheroidene in an organic solvent and in pigment protein complexes from Rba.sphaeroides 2.4.1 (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conjugation length dependence of excitation energy transfer pathway of purple bacterial photosynthetic antenna (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maruta
  • 雑誌名: Phys.Stat.Solidi(b) 巻: 248 ページ: 403-407
  • 査読あり
• [雑誌論文] カロテノイドの超高速光学応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉崎満
  • 雑誌名: 光化学(光化学協会会誌) 巻: 41 ページ: 28-34
  • NAID: 10026355221
• [学会発表] スフェロイデンにおける振動緩和の溶媒効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船越良平
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス （東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 周辺環境は電子及び振動ダイナミクスにどのように影響を及ぼすのか? (2014)
  • 著者名/発表者名: 殿内 規之
  • 学会等名: 第28回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 石川県文教会館 （石川県金沢市）
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] Ultrafast excited state dynamics of marine carotenoid fucoxanthin and its homologues (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto
  • 学会等名: 17th International Carotenoid Symposium
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Influence of surrounding environments on the electronic and vibronic properties of spheroidene (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto
  • 学会等名: 17th International Carotenoid Symposium
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [学会発表] Ultrafast excited state dynamics of marine carotenoid fucoxanthin (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 学会等名: 2nd Natural Pigments Conference for South-East Asia
  • 発表場所: Malang, Indonesia
  • 年月日: 2013-07-12 – 2013-07-13
  • 招待講演
• [学会発表] Ultrafast fucoxanthin → chlorophyll a energy transfer in brown algal light-harvesting antennas (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 学会等名: Light-Harvesting Processes
  • 発表場所: Banz Monastery, Germany
  • 年月日: 2013-04-07 – 2013-04-11
• [学会発表] 紅色光合成細菌アンテナにおける励起ダイナミク ス (2012)
  • 著者名/発表者名: 長岡悠也
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
• [学会発表] 有機合成を用いた海洋カロテノイドにおける分子内電荷移動の機能制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小澄 大輔
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学上ヶ原キャンパス
• [学会発表] A new ultrafast energy dissipation pathway found in a purple bacterial photosynthetic light-harvesting system (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto
  • 学会等名: International Workshop "Mechanisms of Non-photochemical Quenching"
  • 発表場所: Passau, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Energy-transfer dynamics between carotenoid and bacteriochlorophyll in the light-harvesting system of purple photosynthetic bacteria as visualized by sub-picosecond pump-and probe and sub-20 fs four-wave mixing spectroscopies (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hashimoto
  • 学会等名: Light-Harvesting Processes (LHP) 2011
  • 発表場所: Banz, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Excitation energy dependence of intramolecular charge transfer dynamics of fucoxanthin (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Kosumi
  • 学会等名: The 16th International Symposium on Carotenoids
  • 発表場所: Krakow, Poland
• [学会発表] 紅色光合成細菌の光捕集アンテナにおけるカロテノイド―バクテリオクロロフィル間のエネルギー移動メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 丸田 聡
  • 学会等名: 第25回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] 発現条件の異なる紅色光合成細菌アンテナ系LH2, LH3における色素間励起エネルギー移動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長岡 悠也
  • 学会等名: 第25回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] フェムト秒時間分解分光による褐藻類光合成エネルギー伝達の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澄 大輔
  • 学会等名: 第25回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] 発現条件の異なる紅色光合成細菌アンテナ系LH2, LH3におけるフェムト秒分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長岡 悠也
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 海洋カロテノイドにおける分子内電荷移動の共役鎖長依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澄 大輔
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 紅色細菌由来の集光アンテナにおけるバクテリオクロロフィルの線形・非線形光学応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長岡 悠也
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 紅色光合成細菌の光防護作用から見るカロテノイド―バクテリオクロロフィル間のエネルギー移動メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 丸田 聡
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 褐藻類光合成アンテナの異なるサイトに結合したフコキサンチンの励起状態ダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澄 大輔
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] カロテノイドにおける超高速光学応答のヘテロダイン検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉﨑 満
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Energy-transfer dynamics between carotenoid and bacteriochlorophyll in the light-harvesting system of purple photosynthetic bacteria as visualized by sub-picosecond pump-and-probe and sub-20 fs four-wave mixing spectroscopies (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Hashimoto
  • 学会等名: The 3rd International Conference of the OCU Advanced Research Institute for Natural Science and Technology-Kakuno Memorial-
  • 発表場所: Osaka, Japan(Invited)
• [学会発表] 褐藻類由来の光合成アンテナ系における励起エネルギー移動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澄大輔
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス
• [学会発表] 特殊な条件下で培養された光合成細菌のアンテナ系LH3におけるフェムト秒分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長岡悠也
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス
• [学会発表] ヘテロダイン検出法を用いたIR144の光学応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉崎満
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学五十嵐キャンパス
• [学会発表] Strong coherent coupling of vibronic oscillations in carotenoid dissolved in an organic solvent and bound in pigment-protein complexes (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 学会等名: 17th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC '10)
  • 発表場所: Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, USA
• [学会発表] New ultrafast energy transfer pathway in a photosynthetic core antenna from Rhodospirillum rubrum S1 revealed by femtosecond time-resolved spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maruta
  • 学会等名: 17th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC '10)
  • 発表場所: Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, USA
• [学会発表] Ultrafast S1 and ICT excited state dynamics of marine carotenoids as revealed by femtosecond one- and two-photon pump-probe spectroscopic measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Kosumi
  • 学会等名: 17th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids (DPC '10)
  • 発表場所: Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, USA
• [学会発表] Control of the coherent vibronic oscillations by ultrashort laser pulses (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXCON' 10)
  • 発表場所: Novotel Brisbane, Brisbane, Australia
• [学会発表] Ultrafast excited state dynamics of monomeric and aggregated bacteriochlorophyll a in bacterial photosynthetic membranes (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Kosumi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXCON'10)
  • 発表場所: Novotel Brisbane, Brisbane, Australia
• [学会発表] A new ultrafast energy transfer pathway in a purple bacterial photosynthetic core antenna (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maruta
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXCON'10)
  • 発表場所: Novotel Brisbane, Brisbane, Australia
• [学会発表] Morphology dependent exciton formation in regioregular poly(3-alkyl)thiophenes (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kanemoto
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic, and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials (EXCON'10)
  • 発表場所: Novotel Brisbane, Brisbane, Australia
• [学会発表] Excitation energy dependence of the S1 and ICT state dynamics in marine carotenoids studied by femtosecond one- and two-photon pump-probe spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Kosumi
  • 学会等名: The 17th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP10)
  • 発表場所: The Silvertree Hotel and Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, USA
• [学会発表] Strongly coupled vibronic modes investigated by means of four-wave mixing spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 学会等名: The 17th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP10)
  • 発表場所: The Silvertree Hotel and Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, USA
• [学会発表] Energy-transfer dynamics between carotenoid and bacteriochlorophyll in the light-harvesting system of purple photosynthetic bacteria as visualized by sub-picosecond pump-and-probe and sub-20 fs four-wave mixing spectroscopies (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Hashimoto
  • 学会等名: Satellite Meeting to the 15th International Congress of Photosynthesis Photosynthetic Light-Harvesting
  • 発表場所: Tianjin, China (Invited Lecture)
• [学会発表] カロテノイドのコヒーレント分子振動に観測される強いモード間カップリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉崎満
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉大学西千葉キャンパス
• [学会発表] 励起エネルギー依存性から見たカルボニルカロテノイドにおける分子内電荷移動ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小澄大輔
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] 紅色光合成細菌Rhodospillium rubrum S1に結合したスピリロキサンチンのS★励起状態と励起3重項状態T1 (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸田聡
  • 学会等名: 第24回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 徳島大学附属病院
• [学会発表] 四光波混合法により励起されるカロテノイドのコヒーレント分子振動-モード間カップリング- (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉崎満
  • 学会等名: 第24回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 徳島大学附属病院
• [学会発表] fucoxanthinにおける分子内電荷移動ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小澄大輔
  • 学会等名: 第24回カロテノイド研究談話会
  • 発表場所: 徳島大学附属病院
• [学会発表] カロテノイドの共役鎖長依存性から見た光合成における光保護作用効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸田聡
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
• [学会発表] 励起エネルギー依存性から見たカルボニルカロテノイドにおける分子内電荷移動ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 小澄大輔
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
• [学会発表] カロテノイドにおけるフォトンエコーの理論的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 斉藤圭亮
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
• [学会発表] Theory for photon echo in carotenoids including effects of the Rabi oscillation and the Duschinsky rotation (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Saito
  • 学会等名: The 70th Okazaki International Conference on Molecular mechanism of photosynthetic energy conversion : the present research and future prospects
  • 発表場所: Okazaki, Japan
• [図書] Ultrafast Phenomena XVII (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sugisaki
  • 総ページ数: 915
  • 出版者: Oxford University press