光合成系の色素における超高速現象及び非線形光学応答の研究

光合系统中色素的超快现象和非线性光学响应研究

• 批准号: 06J05013
• 负责人: 小澄 大輔
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05013/
• 关键词: 超高速現象; 非線形光学応答; 光合成; 低次元物質; ラマン分光

植物および細菌類の光合成は、地上で最もエネルギー変換効率のよい組織を持つ。本研究では、光合成初期過程において、光アンテナの役割を果たす色素の一つであるカロテノイドのエネルギー緩和過程及び非線形光学応答を明らかにすることを目的とした研究を行った。本年度の研究では、カロテノイドの励起状態における振動緩和過程に着目し、フェムト秒パルスレーザを光源とした非線形分光による観測を試みた。その上でまずは、非線形光学効果による微小信号の明確な測定を実現するために検出系の改善を行い、その結果、従来の検出系よりも100倍近く検出感度を向上させることに成功し、さらに検出可能波長領域を中赤外領域(〜1500nm)まで拡張することに成功した。この検出システムと光パラメトリック増幅器により得られた中赤外励起光(1100〜1400nm)を用いて、光学禁制状態であるS_1励起状態の異なる振動状態を選択的に2光子励起により生成し、振動緩和を含めたS_1励起状態ダイナミクスを詳細にわたり調べた。また、昨年度に改良を行ったフェムト秒時間分解誘導ラマン増幅・損失分光を本年度構築した検出システムに組み込み、多角的に励起状態における振動緩和過程を調べた。得られた結果から、カロテノイドのような巨大分子の励起状態においても振動緩和時間の長い特異的な振動モードが存在することが明らかにされ、このような振動モードが光合成初期過程における励起エネルギー移動において、重要な役割を果たしていることが示された。

Photosynthesis of plants and bacteria is the most important factor in the growth of plants and bacteria. This study is aimed at studying the initial process of photosynthesis, the process of photosynthesis, the effect of pigment and the mitigation process of nonlinear optical response. This year's research is aimed at measuring the vibration mitigation process in the excitation state and the non-linear spectroscopy. The detection system was improved and the detection results were improved. The detection system was improved by 100 times the detection sensitivity. The detection wavelength range was improved and the detection wavelength range was improved. The optical excitation (1100 ~ 1400nm) of the amplifier is selected from the optical excitation state, the optical inhibition state, the vibration state, and the vibration attenuation state. In the past year, we have improved the structure of the vibration mitigation process, such as the vibration mitigation process, the vibration mitigation process, and the vibration mitigation process. The results show that the excitation state of macromolecules, the vibration relaxation time, the specific vibration state, the existence of excitation, the movement of excitation and the important effect of excitation in the initial process of photosynthesis.

项目成果

Conjugation length Dependence of Ultrafast Fluorescence in All-trans-Carotenoids

全反式类胡萝卜素中超快荧光的共轭长度依赖性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Carotenoid Science 10
• 作者: D.Kosumi;et al.
• 通讯作者: et al.

Conjugation length dependence of relaxation kinetics in β-carotene homologs probed by femtosecond Kerr-gate fluorescence spectroscopy

• DOI: 10.1016/j.cplett.2006.05.023
• 发表时间: 2006-07-03
• 期刊: CHEMICAL PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 2.8
• 作者: Kosumi, Daisuke;Yanagi, Kazuhiro;Yoshizawa, Masayuki
• 通讯作者: Yoshizawa, Masayuki

Ultrafast Relaxation of the S_2 Excited State in β-Carotene and its Homologs : A Role of Intermediate States

β-胡萝卜素及其同系物中S_2激发态的超快弛豫:中间态的作用

• 发表时间: 2007
• 期刊: Springer Series in Chemical Physics (In press)
• 作者: M.Yoshizawa;et al.
• 通讯作者: et al.

The S2 excited state and nonlinear optical effects in carotenoids investigated by femtosecond fluorescence and absorption spectroscopies

飞秒荧光和吸收光谱研究类胡萝卜素中的 S2 激发态和非线性光学效应

• 发表时间: 2007
• 期刊: Carotenoid Science 11
• 作者: R.L.Christensen;M.G.I.Galinato;E.F.Chu;R.Fujii;H.Hashimoto;and H.A.Frank;M.Sugisaki;M.Fujiwara;M.Yoshizawa
• 通讯作者: M.Yoshizawa

Delay time dependence of stimulated Raman spectrum of the S1 excited state in β-carotene

β-胡萝卜素 S1 激发态受激拉曼光谱的延迟时间依赖性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Carotenoid Science 11
• 作者: R.L.Christensen;M.G.I.Galinato;E.F.Chu;R.Fujii;H.Hashimoto;and H.A.Frank;M.Sugisaki;M.Fujiwara;M.Yoshizawa;D.Kosumi
• 通讯作者: D.Kosumi