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生命機能は生体分子の局所的な化学構造変化により発現する。その発現機構を理解するには、生体試料の化学構造を分子レベルでかつ、その場計測する必要がある。超解像ラマン分光法と超解像赤外分光法は分子レベルで分子結合を計測できるが、分子内の全ての結合情報を把握するためには、その両方の分光法で得られる結合情報を同時に分析する必要がある。そこで本研究は、超解像ラマン分光法と超解像赤外分光法を両立する新奇な超解像ハイブリッド分光法の開発を行なった。
まず、赤外光の信号取得を必要とせずに、赤外活性の分子結合の測定が可能である技術の開発を行ない、ラマン測定と赤外分光測定の両立を試みた。赤外吸収に基づく分子特性の変化を可視光の光学応答で検出することで、赤外吸収情報を計測した。これにより、ラマン散乱と赤外吸収を同時に計測することに成功した。原理実証として、ポリマー薄膜のハイブリッド分光測定を行い、相分離現象に係る新たな知見を得ることにも成功している。また、ベンゼン分子試料や、生体試料の測定も行い、相補的な分子物性情報の取得に成功した。
相補的な分子結合情報は、これまで個別のシステムで独立に計測されていたため、 同じ時間で、同じ局所領域における、分子結合情報を網羅的に計測することは困難であった。 開発した技術は、分子内の多数の分子結合を一挙に解析し、その化学構造を分子レベルで特定することができる。
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