| 研究課題/領域番号 |
22K14647
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
唐島 秀太郎 京都大学, 理学研究科, 特定助教 (40890926)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 超高速光電子分光 / 反応ダイナミクス / 極端紫外光 / フェムト秒レーザー / 光電子分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
DNA/RNAの光受容部分である核酸塩基の光反応ダイナミクスの研究は、生命科学・物理科学の両面において重要である。本研究では水溶液内における核酸塩基や誘導体の超高速光化学反応について時間分解光電子分光法で研究する。検出光に極端紫外光を応用することで、従来の実験では検出不可能であったエネルギー領域まで観測し、ππ*状態に励起された核酸塩基の緩和過程の全体像を捉えることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
核酸塩基分子は深紫外光を吸収することで電子状態が1ππ*状態へと励起され、ほとんどの分子は1ピコ秒以内に電子基底状態へと緩和するが、一部は1nπ*状態へと移り、その後も電子励起状態を保つことが知られている。本研究では、このような核酸塩基分子における光励起後の電子緩和過程について、超高速光電子分光法による解明を目的としている。
孤立分子状態(気相)におけるウラシル・チミン(5-メチルウラシル)では、1ππ*状態から1nπ*状態への量子収率は、それぞれ45・100%と算出された一方で、溶液内(液相)における算出値は約5・15％と大きく低下することが光電子分光実験によって明らかとなった。これらの結果は各電子状態のエネルギー関係が気相と液相で大きく異なることを示している。またウラシルとチミンの間で収率を比べた場合でも算出値は倍近く異なっている。これはC5に配位したメチル基が分子構造変化を妨げるので、チミンでは電子基底状態への緩和が起こりにくいためと解釈した。この解釈は量子化学計算による理論予測とも整合する。C6に配位した6-メチルウラシルでの追実験を行ったところ、その量子収率はウラシルと非常に近い値が算出され、C5への配位が電子緩和に大きな影響を及ぼすことはほぼ確定的となった。さらに初期の反応ダイナミクスを明瞭に追跡するべく、従来(約100 fs)よりも高時間分解能(10-15 fs)をもつ実験装置での測定も試みている。これらの研究成果は、原著論文として学術誌に投稿・発表された。
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