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2022 年度 実績報告書

光化学量子磁気コンパスの3次元可視化

研究課題

研究課題/領域番号 18H01184
研究機関埼玉大学

研究代表者

前田 公憲  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70229300)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードクリプトクロム / 磁気感受 / 電子スピン共鳴 / 磁場効果 / 光シグナル / ラジカル対 / 電子スピン / 蛋白質
研究実績の概要

最終年として、これまでの研究のまとめを行いつつ,前年度に開発して特許出願を果たしたスーパーキャビティリングダウン法(スーパーCRDS)やダイオードレーザを用いた過渡吸収による磁場効果測定を続けた。それにより以下の成果が生まれた
1)いくつかのクリプトクロムサンプルでのスーパーCRDS測定を行った,きわめて高い感度で10^-4オーダの過渡吸収信号を数回の積算で精度よく測定することが出来た.さらにサブマイクロ秒の時間分解能を維持しつつ一回の励起によりミリ秒オーダーまでの時間分解過渡吸収を得ることが出来た.それによりクリプトクロムサンプルにおけるラジカル種が極めて長寿命で存在する事や,それらが酸化剤により再酸化するプロセスについても明らかにすることが出来た.
2)ドラッグデリバリタンパク質中における磁場効果データ,特に低磁場効果やパルス磁場により多元的な測定した結果についての論文を執筆した.その中で初期反応におけるラジカル対形成やバインディングポケットのキャラクタライズのために,電子スピン共鳴測定を新たなデータとして加えた.加えて,分子動力学計算の結果も加えることにした.現在投稿の準備を進めている.
3)磁場スイッチング法を用いることにより、動物の磁気感受メカニズムのもととなる、スピン系のコヒーレンスが関与した低磁場効果について、さらなる新しい知見が得られた。低磁場効果はスピン系のコヒーレンスによるものと考えられてきたが、その立ち上がりがゼーマンエネルギーと時間との不確定性により決まっている事が明らかとなった,これにより低磁場効果とスピンダイナミクスのコヒーレンスとの関係が明らかとなった.一方で一見(コヒーレンスによる)低磁場効果と同様の磁場効果を示しつつも,コヒーレントな運動が見られないものも存在する.これにより,デコヒーレンスと低磁場効果との関連を議論することが出来る.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 渡り鳥の光化学コンパス―生物と量子力学と制御2022

    • 著者名/発表者名
      前田 公憲、立野 明宏
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 61 ページ: 25~30

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.25

    • 査読あり
  • [学会発表] Sensitive Detection Methodology for Magnetoreception and Reaction Control by RF Field in Photochemical Reactions2023

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Quantum Biology(Galveston USA)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光を基にしたフラビンタンパク質錯体の磁場効果2022

    • 著者名/発表者名
      神保 知歩、香村泉希、ルイス アンテル、前田公憲
    • 学会等名
      第4回量子生命科学会(神戸大学)
  • [学会発表] 新しいキャビティリングダウン法による分子系の磁気感受計測2022

    • 著者名/発表者名
      木村飛翔、前田公憲
    • 学会等名
      第4回量子生命科学会(神戸大学)
  • [学会発表] Newly developed techniques for measuring magnetic field effects2022

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Spin Chemistry Meeting 2022 (Evanston, USA)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescence-based magnetic field effects on a protein-flavin complex2022

    • 著者名/発表者名
      Jimbo Chiho, Lewis Antill, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Spin Chemistry Meeting 2022 (Evanston, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of photodegradation on magnetic field sensitive protein-ligand photochemistry2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Kohmura, Lewis Antill, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Spin Chemistry Meeting 2022 (Evanston, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Coherent Control of Radical Species2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tateno, Kenta Masuzawa, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Spin Chemistry Meeting 2022 (Evanston, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-resolved EPR studies on two types of radical pairs in the BSA-AQDS complex under frozen conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Nagashima, Shohei Arai, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Spin Chemistry Meeting 2022 (Evanston, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field effect-based fluorescence fluctuation spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Lewis Antill, Mizuki Kohmura, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Spin Chemistry Meeting 2022 (Evanston, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] スーパーコンテニューム光源を用いた,新しい過渡吸収測定法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      前田公憲,木村飛翔
    • 学会等名
      光化学討論会(京都大学)
  • [学会発表] スーパーキャビティリングダウン分光法を用いた,生体分子反応系における高感度磁場効果測定2022

    • 著者名/発表者名
      木村飛翔,山家遼平,前田公憲
    • 学会等名
      光化学討論会(京都大学)
  • [学会発表] Probing coherent spin dynamics in low field regimeby transient absorption detected pulsed magnetic field effect2022

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Maeda
    • 学会等名
      Modern Development of Magnetic Resonance 2022, (Kazan Russia)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coherent control of radical species by local optimization theory2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Tateno, Kenta Masuzawa, Hiroki Nagashima, Michihiko Sugawara and Kiminori Maeda
    • 学会等名
      5th International Forum on Quantum Metrology and Sensing(Remote Tokyo)
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing the coherent spin dynamics of radical pairs in weak magnetic field using nanoseconds field switching technique2022

    • 著者名/発表者名
      Ryusei Nozawa, Taisuke Matuo, Hiroki Nagashima, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      5th International Forum on Quantum Metrology and Sensing(Remote Tokyo)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cavity ring-down measurements by continuous pulse trains for magnetic field effects on transient radical species.2022

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Kimura and Kiminori Maeda
    • 学会等名
      5th International Forum on Quantum Metrology and Sensing(Remote Tokyo)
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所制御理論によるラジカル種の制御の理論と実験2022

    • 著者名/発表者名
      立野明宏, 増澤健太, 長嶋宏樹 , 菅原道彦 , 前田公憲
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)
  • [学会発表] ラジカル対の低磁場効果のメカニズムとナノ秒磁場スイッチング法の新展開2022

    • 著者名/発表者名
      野沢竜生,松尾太亮,長嶋宏樹,前田公憲
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)
  • [学会発表] 希少生体分子のための高感度時間分解磁場効果測定2022

    • 著者名/発表者名
      木村飛翔,前田公憲
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)
  • [学会発表] キサントン-DABCO ラジカル対における低磁場領域での SEMF 理論計算2022

    • 著者名/発表者名
      野沢竜生,松尾太亮,長嶋宏樹,,前田公憲
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)
  • [学会発表] 光誘起電子移動反応系におけるイオン液体中の低磁場効果2022

    • 著者名/発表者名
      坂口怜,前田公憲,矢後友暁,若狭雅信
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)
  • [学会発表] Analysis of the three-dimensional structure of radical pairs formed in bovine serum albumin2022

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Arai, Hiroki Nagashima, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)
  • [学会発表] Construction of an ultra-compact cell and optical system for RYDMR measurements under low-temperature conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Harutaka Sano, Hiroki Nagashima, Akihiro Tateno, Lewis M. Antill, Kiminori Maeda
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2022 (熊本)

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公開日: 2023-12-25  

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