研究課題
本研究では、光合成の初期過程で起こるカロテノイドからクロロフィルへの超高速エネルギー移動の機構を解明することを目的としている。特に、波長可変およびマルチパルス励起光を用いることで、励起状態の振動状態を制御し、その役割を解明する。試料には自然由来のものだけでなく人工の色素蛋白複合体を系統的に用いる。代表者(吉澤)は、波長可変励起光を用いることで、エネルギーのドナーであるカロテノイドのS_2励起状態とアクセプターであるバクテリオクロロフィルのQ_x励起状態を出発点とするエネルギー伝達過程の評価を行った。この結果、光捕集作用であるカロテノイドからバクテリオクロロフィルへのエネルギー移動だけでなく、逆方向のエネルギー移動が存在することを明らかにした。マルチパルス励起光による測定では、バクテリオクロロフィルをあらかじめ励起状態とすることで、カロテノイドからのエネルギー移動を制御することに成功している。光位相制御器を用いて超短光パルスの波形整形器を製作した。これにより、任意の時間波形をもつ励起光の発生が可能となり、実際に数10フェムト秒間隔のパルス列の発生を確認した。特徴的な振動をもつ色素分子であるナイルブルーとβ-カロテンをテスト試料として、コヒーレント振動の生成を達成した。さらに、波長の異なる2つの励起光を用いたマルチパルス光励起を行うことで、励起状態の振動を効率的に制御できることを実証した。分担者(橋本)は、再会合により色素蛋白複合体のカロテノイドを人工的に単一なものとして、研究代表者に供給した。これにより、エネルギー準位の影響を系統的に測定することが可能となった。さらに、再会合した色素蛋白複合体を精密に評価するために、電場変調吸収分光を行った。
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