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(1)分子認識反応時に観測されるラマンスヘペクトル変化の解析手法の確立
これまでの実験により得られたラマンスペクトルから分子認識反応機構・ダイナミクスを明らかにするため、密度汎関数法によるラマンスペクトル解析を行った。ペプチド分子のバックボーン構造に依存する分子振動モード(C-O及びC-N伸縮振動)の振動数変化と、周囲の環境変化に鋭敏な振動モード(官能基由来)にも着目し、生体分子間相互作用の種類の解析を試みた。その結果、生体分子認識反応時には、低波数領域に分子間振動由来のラマンバンドが出現し、分子間振動モードを観測することによって生体分子認識反応が起こる瞬間をプローブできることを確認した。
(2)分子間相互作用(分子認識反応)の電気化学的・局所力学的制御
ラマン分光測定に加え電気化学的な摂動や力学的な摂動を局所的に印加することによって、分子間相互作用(分子認識反応)の局所制御を行った。金属探針と金属基板を独立した作用電極として使用し、それぞれの電極表面に修飾した生体分子の表面電荷を独立に制御し、生体分子が近接する際のラマンスペクトル変化を観測し、解析を行った。さらに探針下で単一分子に至る局所力学的摂動を加え、そのラマンスペクトル変化の観測に成功した。例えば光異性化を起こす分子では、力学的な摂動を印加することでも、単一分子レベルで異性化が起きることが、ラマンスペクトル変化から確認された。
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