レーザーパルス温度ジャンプ法を用いた構造ダイナミクスの協同性に関する研究

激光脉冲温跃法结构动力学协同性研究

• 批准号: 08740472
• 负责人: 水谷 泰久
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740472/
• 关键词: 温度ジャップ法; ラマン分光法; 蛋白質ダイナミクス

まず、昨年度製作したヒ-ティングパルス発生装置の改善を行った。ヒ-ティングパルスの発生には現有のQ-スイッチNd:YAGレーザー(パルス幅10ナノ秒)を用い、この基本波(1064nm)を高圧(約20気圧)の水素ガスセルに入射し、水素分子の誘導ラマン散乱によって1.9ミクロン(1次のストークス光)のパルス光を得た。水は近赤外領域(〜2ミクロン)に強い吸収帯(〜20cm-1)を持つので、この付近の波長で水を振動励起すると、直接溶媒である水の温度を上げることができる。今回は約10%の発生効率でヒ-ティングパルスの発生に成功した。このようにエネルギーとしては本研究に必要なレベルは得られた。しかし、用いたNd:YAGレーザーのビームパターンが悪いため、発生したヒ-ティングパルスのビームパターンが非常に悪く問題となった。ビームパターンの良いNd/YAGレーザーが今後利用可能になるので、それを用いればこの問題は解決できると考えられる。試料の温度上昇を、ラマンスペクトルのストークス光とアンチストークス光の強度比から求めることを試みた。ストークス光とアンチストークス光の強度比は系のボルツマン分布によって決定されるので、なんら仮定をはさむことなく試料の温度を決定することができる。本研究では狭帯のカットフィルターを用いることにより、水溶液中の無機塩のストークス線とアンチストークス線を同時に測定した。現在のところヒ-ティングパルスのビームパターンが良くないために、プローブパルスとの空間的オーバーラップが良くない、また光子密度が高くなりセルにダメ-ジを与えてしまう、などの問題のために精度のよい測定ができていない。ただし温度上昇が起きていることは熱レンズ効果の存在によって確認できている。前記の問題を解決し次第、すぐに蛋白質の構造緩和の実験に取りかかる予定である。

首先，我们改进了去年制造的加热脉冲发生器。使用电流调Q Nd:YAG激光器（脉冲宽度10纳秒）产生加热脉冲，并将该基波（1064 nm）输入高压（约20个大气压）氢气电池中以产生氢分子通过受激拉曼散射获得1.9微米的脉冲光（一阶斯托克斯光）。水在近红外区域（~2 微米）有很强的吸收带（~20 cm-1），因此在该区域附近的波长振动激发水可以直接提高作为溶剂的水的温度。这次，我们成功地产生了产生效率约为 10% 的加热脉冲。这样就得到了这项研究所需的能量水平。然而，由于所使用的Nd:YAG激光器的光束图案很差，所以产生的加热脉冲的光束图案很差并且成为问题。未来将出现具有良好光束方向图的Nd/YAG激光器，因此人们认为使用它们可以解决这个问题。尝试根据拉曼光谱中斯托克斯光和反斯托克斯光的强度比来确定样品的温升。由于斯托克斯光和反斯托克斯光的强度比是由系统的玻尔兹曼分布决定的，因此可以在不做任何假设的情况下确定样品的温度。在本研究中，我们使用窄带截止滤光片同时测量了水溶液中无机盐的斯托克斯线和反斯托克斯线。目前，存在诸如加热脉冲的光束图案不良、与探测脉冲的空间重叠不良以及可能损坏细胞的高光子密度等问题。然而，温度升高已通过热透镜效应的存在得到证实。一旦上述问题得到解决，我们计划开始蛋白质结构松弛的实验。