フェムト秒蛍光分光法を用いた超高速電子移動・エネルギー移動に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750721
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 秋本 誠志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40250477)
• Keywords: フェムト秒 / エネルギー移動 / 電子移動 / 内部転換 / 振動緩和 / カロテノイド / ポルフィリン / ロックイン

Research Abstract

フェムト秒蛍光アップコンバージョン法を用いて、ポルフィリン環状多量体、ポルフィリンアレー、ポルフィリン風車型多量体のフェムト秒時間分解蛍光スペクトルの測定を行った。これらの分子配列系ではポルフィリン間の相互作用が強く、内部転換・振動緩和と競合しながら、100フェムト秒前後で励起エネルギー移動・励起の非局在化が起こることがわかった。ポルフィリン配列分子の光機能材料としての可能性を検討した。
種々のカロテノイドのフェムト秒蛍光減衰曲線を測定した。カロテノイドの共役2重結合鎖長とS_2→S_1内部転換速度定数との関係が理論的に予想されたものとは全く異なることがわかった。共役2重結合鎖長の長いカロテノイド、例えばリコペン(トマトより抽出)では、励起状態(S_2状態、S_1状態)の寿命が著しく短く、光集光アンテナとしては機能しないことを実験的に明らかにした。カロテノイドの構造と光合成系における役割との関連を励起緩和ダイナミクスの観点から検討した。
シングルチョッパー法を発展させたデュアルチョッパーロックイン検出法を新たに開発し、プローブレーザー光に由来するノイズと励起レーザー光に由来するノイズとを同時に削除し、ノイズフリーの条件下での測定を可能とした。これまでS/N比を向上させるためには光学系の念入リな調整が必要であったが、この方法により、容易にノイズとシグナルを分離することが可能となった。これに伴い励起波長範囲が拡大され、多種多様なサンプルについての測定が可能となった。

Research Products

• [Publications] S.Akimoto: "Ultrafast excitation transfer and relaxation in linear and crossed-linear arrays of porphyring"Pure Appl.Chem.. 71巻. 2107-2115 (2000)
• [Publications] S.Akimoto: "Excitation relaxation dynamics of linear carotenoids"J.Luminesc.. 87-88巻. 797-799 (2000)