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2011 年度 実績報告書

極限的分光計測による複雑系高次分子機能の研究

計画研究

研究領域分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
研究課題/領域番号 19056009
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

田原 太平  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 主任研究員 (60217164)

研究分担者 竹内 佐年  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 専任研究員 (50280582)
山口 祥一  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 専任研究員 (60250239)
石井 邦彦  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 研究員 (80391853)
細井 晴子  東邦大学, 理学部・生物分子科学科, 講師 (00313396)
森田 明弘  東北大学, 理学研究科, 教授 (70252418)
キーワード凝縮相 / ダイナミクス / 超高速分光 / 非線形分光 / 時空間分光計測 / 相関分光 / 複雑分子系 / 生体関連分子
研究概要

今年度は、ソフトな界面の研究において、第一に、本研究の当初からのターゲットであった生体膜モデル界面の研究に大きな成果が得られた。すなわち、正の荷電と負の荷電の両方を持つ双性イオン性脂質(フォスファチジルコリン)と水の界面の水構造を明らかにするため、われわれが独自に開発したヘテロダイン検出振動和周波発生(HD-VSFG)分光によって水のOH伸縮振動領域のx^<(2)>の虚部スペクトルを測定したところ、単純に正、あるいは負に帯電した水界面の場合とは異なり、複雑なスペクトル形状を示すことが明らかになった。カチオン性脂質とアニオン性脂質の混合単分子膜と水の界面のHD-VSFG測定や、双性イオン性の界面活性剤と水の界面のHD-VSFG測定を行い、それらと比較することで、双性イオン性脂質/水界面では、ヘッドグループの負に帯電したサイト(リン酸)と正に帯電したサイト(コリン)のそれぞれの周りに、各々のサイトの電荷に応じて異なる配向をもつ水からなる水和構造が出来ていることが初めて示された。第二に、論争になっていた空気/水界面の構造について、x^<(2)>の虚部スペクトルの同位体希釈に伴う変化を、HD-VSFG法で測定したスペクトルとMDシミュレーションで計算したスペクトルで比較した。これによって、従来言われていた4配位した"氷的な"水が界面に多く存在するようなことはないが、強く水素結合した水分子のペアが存在することを示した。超高速分光による実験では、ポンプ-ダンプ-プローブ分光によって、シアニン色素の超高速シスートランス異性に伴う核波束運動の実時間追跡に成功するとともに、ビスジイミン銅(I)錯体のの励起直後の核波束運動の観測とその解析を行い、金属錯体の超高速構造変化のメカニズムに対する理解を深化させることに成功した。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (34件)

  • [雑誌論文] Extrading decay curves of the correlated fluorescence photons measured in fluorescence correlation spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko ISHII, Tahei TAHARA
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett.

      巻: 519-520 ページ: 130-133

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2011.11.024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent nuclear dynamics in ultrafast photoinduced structural change of bis-diimine copper (I) complex2011

    • 著者名/発表者名
      Munetaka IWAMURA, Hidekazu WATANABE, Kunihiko ISHII, Satoshi TAKEUCHI, Tahei TAHARA
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 133 ページ: 7728-7736

    • DOI

      10.1021/ja108645x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric quadrupole contribution to the nonresonant background of sum frequency generation at air/liquid interfaces2011

    • 著者名/発表者名
      Shoichi YAMAGUCHI, Kazuya SHIRATORI, Akihiro MORITA, Tahei TAHARA
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: 134 ページ: 184705/1-7

    • DOI

      10.1063/1.3586811

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tracking of the Nuclear Wavepacket Motion in Cyanine Photoisomerization by Ultrafast Pump-Dump-Probe Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Zhenrong WEI, Takumi NAKAMURA, Satoshi TAKEUCHI, Tahei TAHARA
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 133 ページ: 8205-8210

    • DOI

      10.1021/ja110716b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unified Molecular View of Air/Water Interface Based on Experimental and Theoretical χ^(2) Spectra of Isotopically Diluted, Water Surface2011

    • 著者名/発表者名
      Satoshi NIHONYANAGI, Tatsuya ISHIYAMA, Touk-Kwan LEE, Shoichi YAMAGUCHI, Mischa BONN, Akihiro MORITA, Tahei TAHARA
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 133 ページ: 16875-16880

    • DOI

      10.1021/ja2053754

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Up" versus "down" alignment and hydration structures of solutes at the air/water interface revealed by heterodyne-detected electronic sum frequency generation with classical molecular dynamics simulation2011

    • 著者名/発表者名
      Shoichi YAMAGUCHI, Hidekazu WATANABE, Sudip Kumar MONDAL.KUNDU, Tahei TAHARA
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys

      巻: 135 ページ: 194705/1-5

    • DOI

      10.1063/1.3662136

    • 査読あり
  • [学会発表] 無極性液体における振動和周波発生の機構2012

    • 著者名/発表者名
      松崎維信、二本柳聡史、山口祥一、永田敬、田原太平
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      20120325-20120328
  • [学会発表] Development of femtosecond time-resolved HD-ESFG and observation of vibrational cooling dynamics of the solute at the air/water interface2012

    • 著者名/発表者名
      Achintya Kundu、山口祥一、田原太平
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      20120325-20120328
  • [学会発表] ヘテロダイン検出電子和周波発生による水の表面のpH測定2012

    • 著者名/発表者名
      山口祥一、Achintya Kundu、Pratik Sen、田原太平
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      20120325-20120328
  • [学会発表] Structure and dynamics of water interfaces studied by heterodyne-detected sum-frequency generation2012

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      11^<th> Trombay symposium on Radiation and Photochemistry (TSRP-2012)
    • 発表場所
      Mumbai, India(招待講演)
    • 年月日
      20120104-20120107
  • [学会発表] Properties of Water at Model Membrane/Water Interfaces Probed by HD-VSFG Spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Jahur A.MONDAI, Satoshi NIHONYANAGI, Shoichi YAMAGUCHI, Tahei TAHARA
    • 学会等名
      11^<th> Trombay symposium on Radiation and Photochemistry (TSRP-2012)
    • 発表場所
      Mumbai, India
    • 年月日
      20120104-20120107
  • [学会発表] Molecular behavior at water interfaces revealed by heterodyne-detected sum-frequency generation2011

    • 著者名/発表者名
      T. TAHARA
    • 学会等名
      The Third Asian Spectroscopy Conference (ASC2011)
    • 発表場所
      Xiamen, China
    • 年月日
      20111128-1200
  • [学会発表] Seeing the unseen with ultrashort optical pulses2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      New Zealand Institute of Chemistry Conference 2011 (NZIC2011)
    • 発表場所
      Hamilton, New Zealand(招待講演)
    • 年月日
      20111127-20111201
  • [学会発表] Water interfaces explored by heterodyne-detected vibrational sum-frequency generation2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      2011 Australasian Conference on Vibrational Spectroscopy (ACOVS9)
    • 発表場所
      Welligton, New Zealand(招待講演)
    • 年月日
      20111122-20111125
  • [学会発表] 新しい非線形分光法で観る液体界面の分子たち2011

    • 著者名/発表者名
      田原太平
    • 学会等名
      第34回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)(招待講演)
    • 年月日
      20111115-20111117
  • [学会発表] 先端的分光研究と計算分子科学への期待2011

    • 著者名/発表者名
      田原太平
    • 学会等名
      実験化学-理論化学交流シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学福井謙一記念研究センター(京都市)(招待講演)
    • 年月日
      20111110-20111111
  • [学会発表] 新しい非線形分光で明らかになる界面の水2011

    • 著者名/発表者名
      田原太平
    • 学会等名
      分子研研究会「実験と理論による高次分子システムの機能発現の分子論的理解」
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(岡崎市)
    • 年月日
      20111101-20111102
  • [学会発表] Spectroscopic Tracking of Structural Evolution in Reacting Molecules by Multi-pulse Ultrafast Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Satoshi TAKEUCHI, Tahei TAHARA
    • 学会等名
      The 8^<th> Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2011
    • 発表場所
      Seoul, Korea(招待講演)
    • 年月日
      20111028-20111031
  • [学会発表] Dynamics and structure of water at interfaces revealed by heterodyne-detected sum-frequency generation2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      Workshop on Dynamics and Structure of Water : From Gas Phase Clusters to Condensed Phase Institute of Atomic and Molecular Science (IAMS)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan(招待講演)
    • 年月日
      20111013-20111016
  • [学会発表] Water interfaces studied by steady-state and time-resolved heterodyne-detected vibrational sum-frequency generation2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      The Federation of Analytical Chemistry and Spectroscopy Societies conference (FACSS 2011)
    • 発表場所
      Reno, USA(招待講演)
    • 年月日
      20111002-20111007
  • [学会発表] GFP発色団モデル化合物における二光子吸収スペクトルの溶媒依存性2011

    • 著者名/発表者名
      細井晴子、田山亮、竹内佐年、水野秀昭、宮脇敦史、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      第5回分子科学討論会、札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] HD-VSFG分光法による液体ベンゼンからの和周波発生機構の研究2011

    • 著者名/発表者名
      松崎維信、二本柳聡史、山口祥一、永田敬、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] Orientational Distribution of Solute Molecules at the Air/Water Interface Determined by Polarization Second Harmonic Generation and Linear Reflection2011

    • 著者名/発表者名
      Achintya Kundu、渡邉秀和、山口祥一、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] ヘテロダイン検出電子和周波発生による液体界面の溶質分子の絶対配向の決定2011

    • 著者名/発表者名
      山口祥一、渡邉秀和、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] 紫外共鳴フェムト秒誘導ラマン分光によるイエロープロテイン発色団の超高速励起状態構造ダイナミクスの観測2011

    • 著者名/発表者名
      倉持光、竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [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モデル生体膜界面における水の構造2011

    • 著者名/発表者名
      MONDAL A.Jahur、二本柳聡史、山口祥一、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] Studying the substituent effect on ultrafast structural distortions in bis(diimine) Cu (I) complexes via nuclear wavepacket motion2011

    • 著者名/発表者名
      HUA Linqiang、竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] Parallel relaxation pathways of malachite green revealed by ultrafast pump-dump-probe spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      WEI Zhengrong、竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] 時間分解蛍光分光によるハイドロゲル中のダイナミクスに関する研究:高強度ダブルネットワーク(DN)ゲルと構成成分ゲルの局所環境2011

    • 著者名/発表者名
      服部達哉、石井邦彦、富永大輝、長田義仁、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] 紫外共鳴フェムト秒誘導ラマン分光によるシスースチルベンS1状態の指紋領域スペクトルの観測2011

    • 著者名/発表者名
      竹内佐年、倉持光、田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      20110920-20110923
  • [学会発表] A New door to interfaces : Heterodyne-detected sum-frequency generation and its extension to femtosecond time-resolved measurements2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      Korea Japan Symposium on Molecular Science "New Visions for Spectroscopy & Computation : Temporal and Spatial Adventures of Molecular Science"
    • 発表場所
      Busan, Korea(招待講演)
    • 年月日
      20110705-20110708
  • [学会発表] Ultrafast Excited-State Structural Dynamics in Photoactive Yellow Protein Chromophore Revealed by Tunable UV-Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Hikaru KURAMOCHI, Satoshi TAKEUCHI, Tahei TAHARA
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Ascona, Switzerland
    • 年月日
      20110619-20110624
  • [学会発表] Tracking the Ultrafast Wavepacket Motion in Barrierless Cyanine Photoisomerization by Femtosecond Pump-DumpProbe Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Wei ZHENGRONG, Takumi NAKAMURA, Satoshi TAKEUCHI, Tahei TAHARA
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Ascona, Switzerland
    • 年月日
      20110619-20110624
  • [学会発表] Heterodyne-Detected Vibrational Sum-Frequency Generation and Its Extension to Time-Resolved Measurements2011

    • 著者名/発表者名
      Satoshi NIHONYANAGI, Prashant C.SINGH, Shoichi YAMAGUCHI, Tahei TAHARA
    • 学会等名
      The 15^<th> International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Ascona, Switzerland
    • 年月日
      20110619-20110624
  • [学会発表] Electric quadrupole contribution to the nonresonant background of sum frequency generation at air/liquid interfaces2011

    • 著者名/発表者名
      山口祥一、白鳥和矢、森田明弘、田原太平
    • 学会等名
      第27回化学反応討論会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
    • 年月日
      20110608-20110610
  • [学会発表] 観えなかったものを観る:超高速・界面・揺らぎ2011

    • 著者名/発表者名
      田原太平
    • 学会等名
      広島大学大学院理学系研究科化学専攻物理化学講演会
    • 発表場所
      広島大学理学部講義室(東広島市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-22
  • [学会発表] Probing Ultrafast Reactions in an "Active" Way : A Multipulse Spectroscopic Study2011

    • 著者名/発表者名
      Wei Zhengrong、竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第7回先端的レーザー分光の若手シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市立大学金沢キャンパス(横浜市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Looking at the world with ultrashort light2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      New Zealand Institute of Chemistry, Auckland Branch, 2011 Year of Chemistry Lecture The University of Auckland
    • 発表場所
      Auckland, New Zealand(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-25
  • [学会発表] Ultrafast chemical reactions studied in passive and active ways using 10-fs optical pulses2011

    • 著者名/発表者名
      Tahei TAHARA
    • 学会等名
      Symposium on "Recent Developments of Spectroscopy and Spatial and Temporal Hierarchial Structures in Molecular Science"
    • 発表場所
      Okazaki, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-18
  • [学会発表] 液体界面の非線形分光2011

    • 著者名/発表者名
      田原太平
    • 学会等名
      第5回分子科学シンポジウム
    • 発表場所
      自然科学研究機構・岡崎コンファレンスセンター(岡崎市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-08

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公開日: 2013-06-26  

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