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先端的超高速レーザー分光法による凝縮相分子の機能・構造・ダイナミクスの探究
Ultrafast spectroscopy, Nonlinear spectroscopy, Chemical reaction dynamics, Ultrashort pulse generation and control
タンパク質などの複雑分子がどのようにして高度な機能を実現しているのか、その精緻な分子機構を解明することは現代化学の最先端の一つです。特に、機能性複雑分子が達成する化学反応の特異的な選択性や効率の理解は、基礎科学的観点からのみならず、より洗練された人工分子システムや物質材料を創り出すための設計戦略の基盤となるため、応用科学的観点からも重要です。こうした分子の反応・機能を律する分子機構を明らかにするためには、反応物から生成物に至るまでの化学反応ダイナミクスを、電子状態・分子構造の観点から、詳細に、かつ高い時間分解能で調べることが望まれます。これに対し、私たちは最先端の光技術に立脚した超高速分光法・非線形分光法を開発し、これらを駆使することで、凝縮相複雑分子の反応ダイナミクスの観測とその解明に取り組んでいます。特に、電場の振動わずか数サイクルに相当する、10フェムト秒を切る時間幅を持った極短パルスレーザー光を用いた独自の方法論により、反応に伴った分子の電子状態や構造の変化を極限的な時間分解能で時々刻々と追跡し、反応性や機能発現を決定づける分子機構を紐解くことを目的としています。また、こうした極限的なレーザー分光計測を室温・溶液中にある単一分子レベルで実現するための新しい手法と光源の開発にも取り組んでいます。このように、私たちは独自の方法論に基づいて分子の反応をあたかも分子を手に取り目で見たかのように理解することで、化学反応の研究に新たな途を拓くことを目指しています。
Fig. 1 Setup for advanced ultrafast spectroscopy based on few-cycle pulses.
※2022年6月に開催したオープンキャンパスの動画です。
