生体及び人工分子配列システムにおける連鎖型光化学過程

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09304056
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山崎 巌 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80002111)
• 研究分担者: 秋本 誠志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40250477) ; 西村 賢亘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60218211) ; 大田 信廣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70113529) ; 三室 守 山口大学, 理学部, 教授 (40142004) ; 大須賀 篤弘 京都大学, 理学研究科, 教授 (80127886)
• キーワード: 分子配列系光化学 / 電子移動 / 励起エネルギー移動 / フェムト秒レーザー / 光合成反応中心 / ポルフィリン

研究概要

本年度は最終年度であり、分子配列系の光化学の系統的な特性をまとめた。
(1)LB単分子膜、LB多層膜における励起エネルギー移動単分子膜面内および層間励起移動は、10Kでは室温と比較して移動速度が著しく遅くなり、理論的な解析の結果、分子の熱揺らぎが、励起移動に与える影響が明かとなった。
(2)合成組織化分子における励起子伝搬と電子移動亜鉛ポリフィリンの環状多量体、線形多量体および交差型多様体について、第2励起状態からの蛍光減衰を観測し、励起子伝搬が第2励起状態から、非平衡状態として直接的に起こっていることがわかった。これは従来のKashaの法則として知られた光化学の原理と相反する挙動であり、分子配列系を特徴付ける特性として位置付けた。
(3)電子移動反応に対する外部電場効果LB膜中に配列した電子供与体と受容体の間の電子移動では、印加電場によって電子移動速度が変化すること、その特性は光励起によって生成した電子状態に依存しており、上記の特性と併せて、分子配列系の光化学の特徴が明かとなった。
(4)光合成反応中心における励起移動 光合成反応中心蛋白におけるカロテノイド分子の電子緩和について、8種類の異性体についてその全容が明かとなった。カルボニル基をもつカロテノイドでは内部転換が速く、クロロフィルへの励起移動が第1励起状態から起こるのに対して、カルボニル基を持たないものでは、励起移動が第2励起状態から起こるという一般的な特性が明かとなった。

研究成果

• [文献書誌] I. YAMAZAKI, S. Akimoto, H. Shiratori, A. Osuka: "Ultrafast energy relaxation and excitation delocalization in excited states of zinc porphyrin dimers"Acta Phys. Polonica A. 95. 105-120 (1999)
• [文献書誌] A. Osuka, M. Ikeda, H. Shiratori, Y. Nishimura, I. Yamazaki: "Accelerated singlet energy transfer in bis(phenyl)-phenylene-bridged 5,10,15,20-tetraaryl zinc-free"J. Chem. Soc. Perkin Trans.. 2. 1019-1025 (1999)
• [文献書誌] M. Mimuro, S. Akimoto, I. Yamazaki, H. Miyashita, S. Miyachi: "Fluorescence properties of chlorophyll d-dominating prokaryoteic alga, Acaryochloris marina"Biochim. Biophys. Acta. 1412. 37-46 (1999)
• [文献書誌] M. H. Wall, S. Akimoto, N. Ohta, I. Yamazaki, H. Kido: "Ultrafast intramolecular electron transfer in peripherally ruthenated zinc tetraarylporphyrins"Bull. Chem. Soc. Jpn.. 72. 1475-1481 (1999)
• [文献書誌] S. Akimoto, T. Yamazaki, I. Yamazaki, A. Osuka: "Excitation relaxation of zinc and free-base porphyrin probed by femtosecond fluorescence spectroscopy"Chem. Phys. Lett.. 309. 177-182 (1999)
• [文献書誌] I. Yamazaki, M. Yamaguchi, S. Akimoto, N. Ohta: "Non-equilibrium excitation energy transfer in sequentially stacking molecular systems"J. Liminescence. 72/73. 71-74 (1997)
• [文献書誌] I. Yamazaki: "Functionality of Molecular Systems-From Molecular Systems to Molecular Devices, Vol. 2"Springer Verlag-Tokyo. 245 (1999)