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，我们发表了去年推出的连贯的反斯托克斯拉曼散射。使用汽车显微镜，研究了各种系统，包括以下对象。（1）卟啉J组装：液态液体界面上的不溶性卟啉自组装，并具有源自Frenkel Ickitons的非常独特的光学响应特性。为了阐明这种机制，我们同时测量了相干拉曼和卟啉J组装微晶的荧光图像。由于激光和汽车波长几乎与激光相互共鸣，因此获得了非常强的汽车信号。比较个体的图像，发现微晶体内的激子转变存在异质性。通过全面考虑空间和光谱信息，发现协会内激子的离域大小的大小在微晶内的分布约为20％。（2）单个活细胞：与自发的拉曼散射相比，使用非常强大的汽车信号，只有振动对比度就可以高速可视化生物体。在这项研究中，我们专注于CH拉伸振动和膜内酵母。进行了体内汽车成像。这种清晰可视化的细胞器，例如线粒体和隔膜，被认为会散发出源自CH拉伸振动的强信号。该设备可以获取光谱信息，并显示两光子荧光图像也可以作为副产品获得。除了使用CAR显微镜检查的研究结果外，我们还通过应用相同的光学系统成功地开发了超摩曼显微镜。光学转换的选择规则表明，所有红外活动模式都是超摩曼活动的。我们成功地使用胡萝卜素微晶作为样品获得了超拉曼光谱和超摩曼图像，并表明该方法具有红外活性模式的超分辨率特征。