中赤外光周波数コムを用いた生命科学応用研究

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本研究は、ラベルフリー振動分光法を生命科学研究に適用するべく、中赤外パルスレーザーの開発、及び、中赤外パルスレーザーを用いた高速分光法の開発を目的とする。赤外吸収によるラベルフリー分光は、その非侵襲性と化学特異性により、生命科学研究のツールとして利用価値があるが、広帯域のスペクトルを高速に得る手法が未だ確立していないこともあり、その利用は限定的である。高速広帯域分光法が確立していない一つの理由として、分子振動の吸収がある中赤外領域の光源が未発達であることが挙げられる。中赤外パルスレーザー光源開発は、近年、盛んに研究がなされているトピックであり、様々な手法の報告がなされている。本研究では、高速分光法への利用を念頭に置き、平均出力の高いパルス光の発生が可能である、光パラメトリック発振器を研究開発の対象とする。本年度は、前年度に作製したフェムト秒光パラメトリック発振器が出力する中赤外フェムト秒パルス光を用いて、高速広帯域の分子吸収分光法の開発を行った。高速広帯域分光の新しい手法である位相制御型の高速フーリエ変換分光法を中赤外光領域で初めて実現した。原理検証実験として、65THz帯におけるCOガス分子の吸収スペクトルを、約2THzの帯域、約10GHzの分解能、10kHz以上の計測レートで取得することに成功した。開発した広帯域、高分解能、高速の分子分光法は、燃焼などの複雑な現象の分析などに利用されることが期待される。今後、この分光手法を用いた顕微鏡の開発なども行い、生命科学の新しいツールを実現することを目指す。