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分子が変形する様子を2兆分の1秒刻みでコマ撮り撮影

December, 21, 2015, 東京--東京工業大学大学院理工学研究科の石川忠彦助教と腰原伸也教授、マックス・プランク物質構造ダイナミクス研究所(ドイツ)のドウェイン・ミラー教授らの共同研究グループは、光スイッチ候補材料である分子性結晶Me4P[Pt(dmit)2]2に光をあて、原子や分子が動く様子の直接観測に世界で初めて成功した。
 結晶中の原子や分子の動きを2兆分の1秒という時間分解能と100分の1ナノメートル(nm)以下という空間分解能を併せ持つ「分子動画」として映像化し、結晶内での特定の分子の動きの組み合わせが結晶の機能と連携していることを明らかにした。
 ミラー教授らが開発した、超短パルス電子線源(時間幅0.4ピコ秒程度)を用いることで、分光測定に匹敵する時間分解能が得られる電子線回折像測定装置により回折像をコマ撮りで撮影し、光照射によって構造が変化する様子を直接観測した。この手法により、生体分子をはじめとする様々な物質の光応答機構解明のための研究手法の革新が期待できる。
 結晶中の原子や分子に光が当たるとどのように動き、形が変化するのかが、物質の光応答機構を解明する上での鍵を握っている。しかし、これまでは実際の物質の動き、特に光スイッチや光エネルギー変換物質の動作で重要な、1兆分の1秒以下で起こる高速変化は光スペクトルの変化から推定するしかなかった。
(詳細は、www.jst.go.jp)