田原分子分光研究室

分光計測は21世紀の科学の“目”であり、物理～化学～生物学にわたるきわめて広い分野の基盤となっています。我々は新しい極限的な分光計測法を開発し、それらを駆使して凝縮相複雑系に対する分子科学研究を推進しています。凝縮相における多種多様なダイナミクスを解明するためには、分子の電子状態や振動状態、周辺場の応答、あるいはそれらの背景にあるエネルギーの揺動や散逸を分子レベルで総合的に理解しなければなりません。このことを念頭において、最も先端的な線形・非線形分光計測法を用い、個々の問題に本質的な時間・空間スケールを選択して研究を進めています。具体的には、短パルスレーザー技術をベースにして、
1. 極限的時間分解分光による超高速分子現象の解明と制御
2. 新しい非線形分光を用いたソフトな界面の研究
3. 複雑分子系のフェムト秒～ミリ秒ダイナミクスの観測
を行っています。1では溶液中の基本分子のダイナミクス、2では気液界面、液液界面、固液界面や脂質膜等の生物学的界面にある分子の振舞い、3では生体高分子の揺らぎと機能を対象として研究を行っています。

研究テーマ

• 極限的時間分解分光による超高速分子現象の解明と制御
• 新しい非線形分光を用いたソフトな界面の研究
• 複雑分子系のフェムト秒～ミリ秒ダイナミクスの観測

主要論文

1. Yamaguchi, S. Kundu, A. Sen, P. Tahara, T.:
   "Quantitative estimate of the water surface pH using heterodyne-detected electronic sum freqeuncy generation"
   J. Chem. Phys., 137, 151101/1-4 (2012)
2. Singh, P. C. Nihonyanagi, S. Yamaguchi, S. Tahara, T.:
   "Ultrafast vibrational dynamics of water at a charged interface revealed by two-dimensional heterodyne-detected vibrational sum frequency generation"
   J. Chem. Phys., 137, 094706/1-6 (2012)
3. Mondal, J. Nihonyanagi, S. Yamaguchi, S. Tahara, T.:
   "Three distinct water structures at a zwitterionic lipid/water interface revealed by heterodyne-detected vibrational sum frequency generation"
   J. Am. Chem. Soc., 134(8), 7842-7850 (2012)
4. Nihonyanagi, S., Ishiyama, T., Lee, T., Yamaguchi, S., Bonn, M., Morita, A., Tahara, T.:
   "Unified molecular view of air/water interface based on experimental and theoretical χ(2) spectra of isotopically diluted water surface"
   J. Am. Chem. Soc., 133(42), 16875-16880 (2011)
5. Wei, Z., Nakamura, T., Takeuchi, S., Tahara, T.:
   "Tracking of the nuclear wavepacket motion in cyanine photoisomerization by ultrafast pump-dump-probe spectroscopy"
   J. Am. Chem. Soc., 133(21), 8205-8210 (2011)
6. Iwamura, M., Watanabe, H., Ishii, K., Takeuchi, S., Tahara, T.:
   "Coherent nuclear dynamics in ultrafast photoinduced structural change of bis(diimine)copper(I) complex"
   J. Am. Chem. Soc., 133(20), 7728-7736 (2011)
7. Nihonyanagi, S., Yamaguchi, S. and Tahara, T.:
   "Water hydrogen bond structure near highly charged interfaces is not like ice"
   J. Am. Chem. Soc., 132, 6867 (2010)
8. Nihonyanagi, S., Yamaguchi, S. and Tahara, T.:
   "Direct evidence for orientational flip-flop of water molecules at charged interfaces: a heterodyne-detected vibrational sum frequency generation study"
   J. Chem. Phys., 130, 204704 (2009)
9. Takeuchi, S., Ruhman, S., Tsuneda, T., Chiba, M., Taketsugu, T. and Tahara, T.:
   "Spectroscopic tracking of structural evolution in ultrafast stilbene photoisomerization"
   Science 322,1073 (2008)
10. Takeuchi, S. and Tahara, T.:
    "The answer to concerted versus step-wise controversy for double proton transfer mechanism of 7-azaindole dimer in solution"
    Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 5285 (2007)