ナノスペースにおける非線形光学効果観測システム構築の試み

尝试构建纳米空间非线性光学效应观测系统

基本信息

批准号：
13874069
负责人：
寺嶋正秀
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13874069/
关键词：
気液界面過渡回折格子法表面波光反応光音響

项目摘要

制限された環境下での分子ダイナミクスに関する物理化学的研究は、そうした環境下での測定法がまだ完成していないため、バルク中とくらべて格段に劣っていた。ここでは、ナノメートルサイズの物性や制限された環境下での分子運動の情報、あるいは微少な不均一性との関連を研究するために、非接触でダイナミクスの測定可能な界面ヘテロダイン過渡回折格子(TG)システムを構築した。このシステムでは、透過型回折格子を用いてポンプ光とプローブ光を分割し、それを凹面鏡を用いて試料中に集光することで、TG信号とlocal oscillator(LO)を作り出すという原理に基づいた。ボンプ光にYAGレーザーからの紫外光、プローブ光に半導体レーザーからの赤外光を用い、赤外の感度のある検出器を用いることで、これまでのホモダイン検出に比べで約100倍以上高感度のTGシステムを完成させた。このシステムの性能評価を行うため、光励起後熱を発生する試料を用いて、その長時間安定性と時間分解能を検討し、数時間経過してもLO光と信号光の位相が10分の1波長もずれないことを確認した。またその時間分解能は10ナノ秒以上であり、種々の分子ダイナミクスを研究する上で、十分な性能を持っていることがわかった。このシステムを用いて、光合成反応中心の蛋白質ダイナミクスを調べたところ、エネルギーの放出過程と共に構造変化を表すダイナミクスを検出することができた。これを生体内のナノスペースに置いたときとの差を検討した。

在受限环境中，对分子动力学的物理化学研究远远不如宽大，因为在这种环境中的测量方法尚未完成。在这里，为了研究纳米尺寸，有关限制环境中分子运动的信息，或与次要均匀性有关，它可以通过动力学来测量并可以测量动力学）。在此系统中，它是基于创建TG信号和局部振荡器（LO）的原理，该系统使用透明的 - 型晶格将泵的光和探测灯划分，并使用凹面表面收集样品中的光。使用YAG激光器的紫外线，使用具有红外敏感性的检测器，来自半导体激光的红外光，比常规同型检测更高的灵敏度超过100倍。为了评估该系统的性能，我们使用兴奋后产生热量的样品检查了长期的稳定性和时间分辨率，LO光和信号光的相位为10-10阶段的1/10几个小时后。时间分辨率超过10纳米秒，发现它在研究各种分子动力学方面具有足够的性能。使用该系统，可以使用表明结构性变化以及能量释放过程的动力学检测到以光合反应为中心的蛋白质动力学。我们检查了与生物中的纳米空间中的区别。