フェムト秒ラマン分光法を用いた分子J会合体中フレンケル励起子の振電相互作用の研究

使用飞秒拉曼光谱研究分子 J 聚集体中弗兰克尔激子的振动相互作用

基本信息

批准号：
15750005
负责人：
加納英明
金额：
$ 2.43万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,昨年度立ち上げたコヒーレント・アンチストークス・ラマン散乱(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering ; CARS)顕微鏡を用い,以下の対象をはじめ様々な系を研究した.(1)ポルフィリンJ会合体:非水溶性ポルフィリンは液液界面で自己組織化し,フレンケル励起子に由来する非常に特異な光学応答特性を示す.この機構を解明するため,ポルフィリンJ会合体微結晶のコヒーレント・ラマンイメージと蛍光イメージの同時測定を行った.励起子吸収がレーザー波長及びCARS波長とほぼ共鳴しているため,非常に強いCARS信号を得ることができた.両者のイメージを比較することから,微結晶内に励起子遷移の不均一性が存在することがわかった.空間情報とスペクトル情報を総合的に考察することにより,会合体内の励起子の非局在化のサイズは,微結晶内で約20%の分布を持つことがわかった.(2)単一生細胞:自発ラマン散乱と比べ非常に強いCARS信号を用いることで,生体を振動コントラストのみで高速に可視化することが可能である.本研究では,CH伸縮振動に焦点を絞って,分裂酵母のin vivo CARSイメージングを行った.これにより,ミトコンドリアや隔壁など,CH伸縮振動由来の信号を強く出すと考えられるオルガネラが明瞭に可視化された.本装置ではスペクトル情報を得ることができるため,副産物として二光子蛍光イメージを得ることも可能であることが示された.CARS顕微鏡による研究成果の他に,同一の光学系を応用することでハイパーラマン顕微鏡を開発することにも成功した.光学遷移の選択則より,すべての赤外活性モードはハイパーラマン活性となる.□カロテン微結晶を試料として用い,ハイパーラマンスペクトル及びハイパーラマンイメージを得ることに成功し,本手法が赤外活性モードについて超解像特性を持つことが示された.

在这项研究中，我们将使用去年推出的相干反斯托克斯拉曼散射。使用显微镜（CARS），我们研究了包括以下物体的各种系统：（1）卟啉J-聚集体：水不溶性卟啉在液-液界面上自组织，并表现出源自弗伦克尔激子的非常独特的光学性质。显示了该机制的响应特征。为此，我们对卟啉J聚集体微晶的相干拉曼和荧光图像进行了同步测量。由于激子吸收几乎与激光波长和CARS波长共振，因此我们能够获得非常强的CARS信号。两个都通过对比研究人员的图像，发现微晶内部存在激子跃迁的不均匀性，通过综合考虑空间和光谱信息，我们发现聚集体内部激子的非局域化晶体尺寸存在约20%的分布。微晶内。 (2) 单个活细胞：通过使用比自发拉曼散射强得多的 CARS 信号，可以仅使用振动对比快速可视化活体生物体，在裂殖酵母中，重点关注振动，体内通过该装置进行CARS成像，可以清楚地观察到被认为强烈发射来自CH伸缩振动的信号的细胞器，例如线粒体和隔膜，因为该装置可以获取双光子的光谱信息。可以获得荧光图像。除了使用CARS显微镜的研究结果之外，通过应用科学系统，我们成功开发了超拉曼显微镜，根据光学跃迁的选择规则，所有红外活性模式都是超拉曼活性的。 □ 以胡萝卜素微晶为样品，我们成功获得了光谱和超拉曼光谱。 -拉曼图像，证明我们的方法具有红外主动模式的超分辨率特性。