励起状態分子に作用する光圧の計測に基づく単一ナノ粒子の超高速光力学分光法の開拓

基于作用于激发态分子的光压测量的单纳米粒子超快光动力光谱的发展

• 批准号: 22K19007
• 负责人: 伊都 将司
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19007/
• 关键词: 光マニピュレーション; 励起状態ダイナミクス; 光トラッピング; 時間分解分光

分子の励起状態寿命は一般に非常に短寿命（フェムト秒からミリ秒）であり，電子励起状態分子の動的な挙動を測定するために，種々の時間分解分光法が用いられる。中でも過渡吸収分光法は，原理的に全ての化学種が検出可能であり，フェムト秒オーダーの非常に高い時間分解能が達成可能であるため，励起状態ダイナミクス解明に非常に強力なツールとして多様な反応系に適用されている。しかし，サンプル入射前後の光強度差を検出する吸収分光法においては，少数分子を対象とした計測は一般に困難である。そこで本研究では，分子が光を吸収することで生ずる力(光圧)の測定によって過渡吸収や誘導放出などの電子励起状態ダイナミクスや多光子吸収断面積を単一粒子レベルで検出する手法開拓を目指し，今年度は，フェムト秒マルチレーザー光捕捉装置の開発とその評価，微粒子に内包された色素分子を対象とした過渡吸収による光圧の検出を主たる目的として研究を実施した。チタンサファイアレーザーを励起光源とし，その基本波（近赤外）パルス及び第2高調波（可視）パルスを同軸で顕微鏡対物レンズ下に集光する光学系を構築した。機械的1軸ステージを用い，一方のパルスの光路長（すなわち2パルス間のサンプルへの到達時間）を制御可能な構成とした。量子ドットの2光子励起蛍光（基本波），1光子励起蛍光（第2高調波）を共焦点配置で検出し各レーザーの集光スポットサイズを，有機色素の蛍光の自己相関計測からパルス幅を評価した。有機色素を内包させた高分子微粒子の水分散液を調製し試料とした。単一微粒子を近赤外パルスで光捕捉し，励起光である可視パルスを種々の光学遅延を与えて照射し，励起状態の吸収（過渡吸収）の有無により光捕捉された微粒子が光軸上を変移することを，すなわち，過渡吸収に基づく光圧による微粒子のnmスケールの機械的運度を定量測定することに成功した。

The lifetime of the excited state of the molecule is generally very short (フェムトseconds) and electrons To measure the movement of molecules in an excited state, we use time-decomposed spectrometry. In the middle of the transition absorption spectrometry, the principle of all the chemical species is possible, and the time resolution of the second is very high. It is possible to achieve this, and it is very powerful to activate the status of the system.しかし, サンプルThe difference in light intensity before and after the incident を検出する absorption spectrometry においては, the measurement of a small number of molecules is generally difficult である. This study is based on the measurement of molecular light absorption and force (light pressure) transition absorption. The electron excitation state of the electron is released, and the multi-photon absorption cross-sectional area is the single particle, and the electron excited state is released. Extension of the eye, this year's issue, the opening of the light capture device of the second light capture device, review of the micro-particles The pigment molecule is included and the transition absorption is the same as the light pressure. The main purpose is the research and application.チタンサファイアレーザーを excited light source とし, そのfundamental wave (near infrared) パルス和び 2nd High-pitched wave (visible) coaxial micromirror 対物レンズ下に光综合するoptical system した. The mechanical 1-axis light path is long, and the optical path of one side is long (the arrival time of the light between the two beams) and the control is possible. Quantum diodes produce 2-photon light (fundamental wave) and 1-photon light (2nd high-frequency wave). Confocal configuration is used. Each レーザーの集光スポットサイズを, the organic pigment の蛍光のrelated measurement からパルス片を选価した. The sample is prepared from an aqueous dispersion of polymer microparticles containing organic pigments. Single microparticles are used to capture near-infrared light, excited light is visible, and optical extension and irradiation are used, and absorption (transitional absorption) in the excited state is used to capture light.されたMicroparticlesがを変shift on the optical axisすることを、すなわち、Transition absorptionにbaseづくoptical pressure Quantitative measurement of the movement of micron nanoparticles and mechanical equipment has been successfully carried out.

项目成果

Measurement of Excitation Energy Transfer from Single Upconverting Nanoparticles to Organic Dyes in Solid Phase by Using Super-Resolved Technique_

利用超分辨技术测量固相中单个上转换纳米颗粒到有机染料的激发能量转移_

• 发表时间: 2022
• 作者: Hirotaka Kageyama;Syoji Ito;Hikaru Sotome;Ali Eftekhari;Aude Bouchet;Michel Sliwa;Hiroshi Miyasaka_
• 通讯作者: Hiroshi Miyasaka_

光反応と光学応答の融合によるメゾスコピック光プロセス_

光反应和光学响应融合的介观光学过程_

• 发表时间: 2022
• 作者: Tsukimi Iteya;Syoji Ito;Hikaru Sotome;Daichi Kitagawa;Seiya Kobatake;Hiroshi Miyasaka_;Syoji Ito;伊都将司
• 通讯作者: 伊都将司