極微量ナノバイオ関連物質の光反応初期過程の実時間イメージングと光制御技術の開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20241025
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 武田 淳 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (60202165)
• 研究分担者: 大野 かおる 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (40185343) ; 木村 睦 信州大学, 繊維学部, 准教授 (60273075) ; 稲田 妙子 北里大学, 理学部, 講師 (60286375)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: フェムト秒 / イメージング / ナノバイオ / ポンプ・プローブ分光 / デンドリマー / タンパク / 機能性分子

研究概要

極微量のナノバイオ関連物質の光反応初期過程の時間・周波数特性を瞬時に可視化できる世界唯一のイメージング分光装置を開発し、全国共同利用として横浜国立大学の機器分析センター内に設置した。完成した装置は、1フレームあたり～260ナノメートルのスペクトル範囲、～6ピコ秒の時間範囲の光反応初期過程を実時間で同時マッピングできる。この装置を駆使して、光捕集小型ナノスターデンドリマーの超高速エネルギー伝達をイメージング計測し分子構造と伝達効率の関係を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] High-Frequency Coherent Phonons in Graphene on Silicon (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Koga, I. Katayama, S. Abe, H. Fukidome, M. Suemitsu, M. Kitajima, J. Takeda
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 4, 045101 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent Optical Phonons in the Iron Oxypnictide SmFeAsO_<1-x>F_x(x=0.075) (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, Y. Kamihara, H. Koguchi, T. Atou, H. Hosono, I. Katayama, J. Takeda, M. Kitajima, K.G. Nakamura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn.(Letter) 80, 013707 ページ: 013707-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Separation Dynamics at Molecular Heterojunction of C_<60> and Zinc Phthalocyanine (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kodama, K. Ohno
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 96, 034101 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic Nucleation and Growth Mechanism for Single-Wall Carbon Nanotubes on Catalytic Nanopartile (2010)
  • 著者名/発表者名: J.-T. Wang, C. Chen, K. Ohno, E. Wang, X.-L. Chen, D.-S. Wang, H. Mizuseki, Y. Kawazoe
  • 雑誌名: Nanotechnology 21, 115602 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cluster Size Dependence of Double Ionization Energy Spectra of Spin-Polarized Aluminum and Sodium Clusters : All-Electron Spin-Polarized GW+T-Matrix Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, K. Ohno, I. Solovyev, T. Sasaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 81, 165411 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-Electron First-Principles GW+Bethe-Salpeter Calculation for Optical Absorption Spectra of Sodium Clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, K. Ohno
  • 雑誌名: Phys.Rev.A 81, 045201 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembled Helical Nanofibers made of Achiral Molecular Disks Having Molecular Adapter (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kimura, T. Hatanaka, H. Nomoto, J. Takizawa, T. Fukawa, Y. Tatewaki, H. Shirai
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 22 ページ: 5732-5738
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Coordinated Phthalocyanine Nanoaggregates (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kimura, T. Hatanaka, Y. Tatewaki, T. Fukawa, H. Shirai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 39 ページ: 946-947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Stacks of Asymmetric Zinc Phthalocyanines Functionalized with One Tetrathiafulvalene Unit (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kimura, S. Otsuji, J. Takizawa, Y. Tatewaki, T. Fukawa, H. Shirai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 39 ページ: 812-813
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Time-Frequency Two-Dimensional Imaging of Ultrafast Transient Signals in Solid-State Organic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Takeda, A. Ishida, Y. Makishima, I. Katayama
  • 雑誌名: Sensors 10 ページ: 4253-4269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear Conversion Dynamics from Self-Trapped Exciton States to a Macroscopic Photoinduced Phase in Strongly Correlated Organic Radical Crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama, T. Kon, K. Mitarai, J. Takeda
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80, 092103 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy Transfer Dynamics in Light-Harvesting Small Dendrimers Studied by Time-Frequency Two-Dimensional Imaging Spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Yamada, A. Ishida, I. Akai, M. Kimura, I. Katayama, J. Takeda
  • 雑誌名: J.Lumin. 129 ページ: 1898-1900
• [雑誌論文] Rapid Energy Transfer and its Temperature dependence in π-Conjugated Dendrimers (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Akai, K. Miyanari, T. Shimamoto, A. Fujii, H. Nakao, A. Okada, K. Kanemoto, T. Karasawa, A. Ishida, A. Yamada, I. Katayama, J. Takeda, M. Kimura
  • 雑誌名: phys.status solidi (c) 6 ページ: 77-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Lasing due to Electron-Hole Plasma in ZnO Nano-Multipods (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Mitsubori, I. Katayama, S.H. Lee, T. Yao, J. Takeda
  • 雑誌名: J.Phys.: Condens.Matter 21, 064211 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Efficient Photoinduced Phase Transitions in an Organic Radical Crystal via Two-Photon Absorption Process (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kon, S. Oguri, I. Katayama, T. Kodaira, J. Takeda
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79, 035106 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics Simulation of a π-Conjugated Light-Harvesting Dendrimer II : Phenylene-Based Dendrimer (phDG2) (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kodama, S. Ishii, K. Ohno
  • 雑誌名: J.Phys.: Condens.Matter 21, 064217 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Frequency Two-Dimensional Mapping of Rapid Energy Transfer in Light-Harvesting Star-Shaped Dendrimers (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Ishida, Y. Makishima, A. Okada, I. Akai, K. Kanemoto, T. Karasawa, M. Kimura, J. Takeda
  • 雑誌名: J.Lumin. 128 ページ: 771-773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Energy Transfer in a Dendrimer Having π-conjugated Light-harvesting Antennas (2008)
  • 著者名/発表者名: I. Akai, K. Miyanari, T. Shimamoto, A. Fujii, H. Nakao, A. Okada, K. Kanemoto, T. Karasawa, H. Hashimoto, A. Ishida, A. Yamada, I. Katayama, J. Takeda, M. Kimura
  • 雑誌名: New J.Phys. 10, 125024 ページ: 1-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence and Photoinduced Magnetic Phase Transition in an Organic Radical TTTA Crystal Studied by Two-Photon Absorption (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kon, S. Oguri, J. Takeda
  • 雑誌名: J.Lumin. 128 ページ: 774-776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescence Properties and Relaxation Processes of Strongly Correlated Organic Radical TTTA Crystals and Molecules (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, S. Oguri, T. Kon, T. Yokoi, S. Ishii, K. Ohno, J. Takeda
  • 雑誌名: J.Lumin. 128 ページ: 789-791
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Principles T-Matrix Calculations for Auger Specra of Hydrocarbon Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, S. Ishii, K. Ohno, I. Solovyev, T. Sasaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 77, 035132 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasiparticle Energy Spectra of Alkali-Metal Clusters : All-Electron First-Principles Calculations (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Noguchi, S. Ishii, K. Ohno, T. Sasaki
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 129, 104104 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [学会発表] シングルショット分光による超高速過渡現象の時間・周波数実時間イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 武田淳
  • 学会等名: レーザー学会第31回年次大会
  • 発表場所: 電気通信大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] マイクロステップ構造を持つ光学素子を用いたイメージング分光技術の開発と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 武田淳
  • 学会等名: 横浜キーテクノロジー創生フォーラム2010
  • 発表場所: 横浜情報文化センター(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 材料シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 大野かおる
  • 学会等名: 文科省:技術振興調整費事業「企業を牽引する計算科学高度技術者の育成」第1回シミュレーションスクール
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] Nonlinear THz Spectroscopy on the Dielectric Thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama
  • 学会等名: International Conference on Lasers and Electro-Optics
  • 発表場所: San Jose;アメリカ(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] Real-Time Time-Frequency Two-Dimensional Imaging of Ultrafast Excited-State Dynamics in Light-Harvesting Nanoand Biomaterials (2010)
  • 著者名/発表者名: 武田淳
  • 学会等名: International Conference on Nanomaterials : Synthesis Characterization and Applications (ICN2010)
  • 発表場所: Kottayam;インド(招待講演)
  • 年月日: 2010-04-28
• [学会発表] 反射型エシェロンを用いた超短光パルスの実時間イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 堺原弘行
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] Charge Separation Dynamics at Molecular Heterojunction of C60 and Zn-Phthalocyanine (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Ohno
  • 学会等名: The Fifth Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science (ACCMS5)
  • 発表場所: Hanoi;ベトナム(招待講演)
  • 年月日: 20090907-20090911
• [学会発表] π共役デンドリマーの電子ダイナミクス計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 兒玉泰伸
  • 学会等名: ナノ学会
  • 発表場所: 東京大学・武田ホール
  • 年月日: 20090509-20090511
• [学会発表] シングルショット分光法による一次元白金錯体の非線形光学応答 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河野太郎
  • 学会等名: 第20回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] 生体関連物質における超高速光応答の時間・周波数実時間イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 武田淳
  • 学会等名: 学際物質科学研究会:先端光計測と光応答性材料
  • 発表場所: 筑波大学(招待講演)
  • 年月日: 2009-03-14
• [学会発表] First-Principles GW+Bethe-Salpeter Calculations (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Ohno
  • 学会等名: Computational Science Workshop-Frontiers towards Predictive Simulations and Computations- (CSW2008)
  • 発表場所: つくば国際会議場(招待講演)
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] ナノスター型光捕集デンドリマーの超高速エネルギー移動における側鎖依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田愛
  • 学会等名: 第19回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪(大阪市立大学)
  • 年月日: 2008-12-05
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.phys.ynu.ac.jp/labs/takeda/index.html
• [産業財産権] 光学遅延素子および光パルス計測装置 (2008)
  • 発明者名: 武田淳、片山郁文
  • 権利者名: 武田淳、片山郁文
  • 産業財産権番号: 特許,2008-304631
  • 出願年月日: 2008-11-28