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Observation of ultrafast structural change by time-resolved impulsive stimulated Raman spectroscopy

通过时间分辨脉冲受激拉曼光谱观察超快结构变化

基本信息

批准号：
15F15336
负责人：
田原太平
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15336/
关键词：
超高速分光ダイナミクス光化学プラズモン蛍光タンパク質

项目摘要

GFP由来の蛍光タンパク質では、通常、発色団は中性型とアニオン型の両方の形で存在するが、LSSmOrangeでは、平衡が電子基底状態で著しく中性型に偏っている。ところが蛍光は光励起後にプロトン移動によって生成するアニオン型から発せられるため、吸収波長と蛍光波長の差が大きく、この特長を生かした生体イメージングに用いられている。LSSmOrangeの分光特性の元になっている励起状態プロトン移動の研究を行った。以前フェムト秒時間分解蛍光スペクトルによる研究が報告されているが、不明な点が多く残っていた。そこで、理研で開発した時間分解インパルシブ誘導ラマン分光を用いて励起状態プロトン移動ダイナミクスを振動分光学的に検討した。その結果、ダイナミクスのより確かな帰属が可能になり、LSSmOrangeでは2種の異なる基底状態が存在し、これらが励起されると、異なる時定数で励起状態プロトン移動が起った後、それぞれのアニオン型電子励起状態から蛍光が発せられていると結論された。また、時間分解インパルシブ誘導ラマン分光を用いて、金属ナノ粒子（凝集体）に吸着した色素分子のラマン活性振動をインパルシブ誘導ラマン分光を用いて時間領域で観測した。金属ナノ粒子の凝集体の接合点にはプラズモンが極めて大きい電場を作る“ホットスポット”が出来ることが知られており、ここに吸着した分子は電場増強効果の為に極めて大きいラマン散乱信号を与える（表面増強ラマン効果）。そこで、金属ナノ粒子としては金のナノ粒子、色素としてはtrans-1, 2-bis(4-pyridyl)ethene（BPE）を用いて実験を行い、BPEの指紋領域のラマン活性振動の核波束運動の観測に成功した。その結果、インパルシブ誘導ラマン測定で得られる時間領域の信号に対してもプラズモンによる10の5乗から6乗におよぶ極めて高い信号増強が初めて確認された。

Origin of GFPするが, LSSmOrange では, balanced がelectronic base state で怗くneutral type にbiased っている. After the light is activated, the light moves and the light is generated. The difference between the absorption wavelength and the light wavelength is large, and the special feature is the raw material. The spectroscopic characteristics of LSSmOrange are researched and researched on the movement of the state light source. In the past, the time analysis of the フェムトスペクトルによる research が report されているが and the unknown なpoint が多く residual っていた.そこで、Riken's time-decomposed インパルシブinduced ラマンspectroscopy The いてstimulated state プロトン moves the ダイナミクスを vibration spectroscopy に検した.そのRESULT, ダイナミクスのより confirmed かな帰 belong to がpossible になり, LSSmOrange では 2 kinds of different なるbasic states が exist し, これらが利起されると, different なる time fixed number でstimulation state プロトン moves がrise ったafter, それぞれのアニオン type electron excited state から蛍光が発せられていると Conclusion された.また, Time-decomposed インパルシブ-induced ラマンspectroscopy を Use いて, Metal ナノ particles (aggregate) にsorptionしThe active vibration of pigment molecules and the induced spectroscopy of the pigment molecules are measured in the time domain. The joint point of the agglomerate of metal particles is the joint point of the agglomerate of metal particles. The electric field enhancement effect caused by the absorption of した molecules by ており and ここに is called the に极め大きいラマン scattered signal and える (surface enhancement effect).そこで, metal としては gold のナノ particles, pigment としてはtrans-1, 2-bis(4-pyridyl)ethene (BPE) has been used successfully, and BPE's fingerprint field has been successfully tested by nuclear beam motion and active vibration.そのResults, インパルシブ-induced ラマン measurement, られる time domain signal に対してもプラズモンによる10の5×から6×におよぶ极めて高い Signal enhancement がInitial めてConfirmation された.