過渡蛍光検出赤外分光法の開発と振動状態選択した溶質分子の振動緩和の研究

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振動励起分子のエネルギー散逸過程(振動緩和/振動冷却)は化学反応の初期過程であり多くの研究が行なわれてきた。一方、従来まで行なわれてきた典型的な研究手法であるUV-Raman二重共鳴法では、振動励起分子が、分子の自発的過程である内部転換を用いて生成されるため、特定の振動状態だけを選択的に生成することが事実上不可能であり、振動緩和/冷却のメカニズムの本質に迫る精密な研究は困難である。本研究では(1)特定の振動励起状態の分子を選択的に生成でき、(2)その振動状態の変化を高感度で追跡できる過渡蛍光検出赤外分光法を開発し、希薄な溶液中における溶質分子の振動緩和過程の実時間測定を行なう。平成16年度は、過渡蛍光検出赤外分光法を開発・改良し、溶質分子の赤外スペクトル測定への有効性を確立した。平成17年度は、過渡蛍光検出赤外分光法を用いて様々な希薄溶液中における溶質分子の振動緩和の実時間測定を行い、振動冷却の詳細について議論した。試料には、蛍光ラベラーに用いられるローダミン6G、DCMなどの蛍光色素の他、生体の機能部位としての関連性がある7-アザインドールを用いた。特に、7-アザインドールについては二量体特有の反応である励起状態ダブルプロトン移動反応によって生じる可視領域(〜500nm)に生じる発光をモニターすることによって、様々な分子種(たとえば単量体、二量体、三量体など)が多数存在する溶液中においてでさえも、二量体のみを選択して観測することに成功し、二量体の振動冷却について議論を行うことを可能とした。これらの研究成果は国内および海外の学会において発表を行った。