共鳴ハイパーラマン散乱における分子近接場効果を用いた分子間相互作用の観測

利用共振超拉曼散射中的分子近场效应观察分子间相互作用

基本信息

批准号：
21850006
负责人：
島田林太郎
金额：
$ 1.65万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21850006/
关键词：
ハイパーラマン分光分子近接場非線形ラマン分光 β-カロテン

项目摘要

既設のハイパーラマン分光装置の試料位置に温度調節装置を追加し、「分子近接場効果」の温度変化依存性の測定を行った。また、同装置の改良により、励起波長選択性の向上を達成し、これまでは測定不可能だった励起波長におけるハイパーラマンスペクトルの観測が可能となった。その結果、いかに挙げる3点について新たな知見を得ることができた。(1)改良した装置を用い、励起波長を950nm及び、980nmとしてハイパーラマンスペクトルを測定した結果、これまでの励起波長では観測されなかったバンドが新たに観測された。さらに、これらの励起波長領域では溶媒由来のバンドは共鳴効果を受けないことが明らかとなり、新たに現れたバンドは「分子近接場効果」とは異なる機構によって増強された溶質の共鳴ハイパーラマン散乱であると結論した。これまで、β-カロテンの共鳴ハイパーラマン散乱は断熱近似に基づいた振電理論によってよく説明できていたが、新たに現れたバンドこれまでの理論では説明不可能であり、分子の振電状態をより厳密に取り扱う非断熱近似の基での理論の構築が必要であると考えられる。また本結果は今後、「分子近接場効果」を示す他の分子種を探索する際に、励起波長の選択が非常に重要であることを示すものである。(2)温度調節装置を用い、β-カロテン/シクロヘキサン溶液のハイパーラマンスペクトルの温度依存性を20℃から70℃の範囲において測定した。高温において試料の変性が促進され、ハイパーラマンスペクトルの測定が困難となることが明らかとなった。さらに、この変性は溶媒液体内の溶存酸素に起因することが分かり、窒素バブリングにより回避可能なことを示した。(3)変性を抑制した結果、この温度領域では温度上昇により、バンドの幅は大きくなる一方、バンドの面積強度はほとんど変化しないことが明らかになった。今後は更に精密なスペクトル測定により、微小な変化を検出することが必要である。

将温度控制装置添加到现有超摩曼光谱仪的样品位置中，并进行测量以确定“分子近场效应”对温度变化的依赖性。此外，该设备的改进已经提高了激发波长的选择性，因此可以在激发波长下观察到超拉曼光谱，这是以前无法测量的。结果，我们能够对提到的三点获得新的见解。（1）使用改进的设备，用950 nm和980 nm的激发波长测量了超摩曼光谱，并且观察到在先前的激发波长下未观察到的新频段。此外，据透露，在这些激发波长区域中，溶剂衍生的带不会产生共振效应，并得出结论，新出现的频带是溶质的共振超兰散射，这是通过与“分子近场效应”不同的机制增强的。到目前为止，基于绝热近似的硫纤维理论很好地解释了β-胡萝卜素的共振超兰散射，但是以前的理论不可能进行新的频段，并且认为具有更接近分子的竞技表态的非抑制近似组的理论是必要的。此外，该结果表明，在搜索表现出“分子近场效应”的其他分子物种时，选择激发波长非常重要。（2）使用温度控制装置，在20°C至70°C的范围内测量了β-胡萝卜素/环己烷溶液的高晶格光谱的温度依赖性。已经发现，样品变性在高温下加速了，因此很难测量超兰氏频谱。此外，发现这种修饰是由于溶剂液体中溶解的氧气引起的，表明可以通过氮气冒泡来避免它。（3）由于抑制变性的结果，据表明，虽然频带宽度由于温度范围内的温度升高而增加，但带面积的强度几乎不会变化。将来，有必要通过使用更精确的光谱测量值来检测小变化。