物理学教室年次研究報告
2010
年度
大阪市立大学 大学院理学研究科
・
理学部
目 次
………
序
1
………
2010
年 度 物 理 学 教 室 談 話 会
3
研 究 報 告
物 性 物 理 学 講 座
………
超 低 温 物 理 学 研 究 室
4
………
光 物 性 物 理 学 研 究 室
9
………
生 体 ・ 構 造 物 性 研 究 室
12
………
素 励 起 物 理 学 研 究 室
23
………
超 伝 導 物 理 学 研 究 室
27
………
電 子 相 関 物 理 学 研 究 室
32
宇 宙 ・ 高 エ ネ ル ギ ー 講 座
………
宇 宙 線 物 理 学 研 究 室
35
………
高 エ ネ ル ギ ー 物 理 学 研 究 室
39
………
重 力 波 実 験 物 理 学 研 究 室
46
………
宇 宙 ・ 素 粒 子 実 験 物 理 学 研 究 室
53
基 礎 物 理 学 講 座
………
素 粒 子 論 研 究 室
56
………
数 理 物 理 研 究 室
59
………
宇 宙 物 理 研 究 室
64
………
原 子 核 理 論 研 究 室
68
序
平成２２年度の記憶に残る大きな出来事は残念ながら不幸な出来事でした．
一つは
学内でのことです．他専攻の大学院生が研究室から劇毒物を学外へ持ち出し、これを
用いて命を落としたことです．
その後に学内に化学物質適正管理対策委員会が設立さ
れ、研究室ごとに毒物・劇物の保管管理に関して一層厳重な取り扱いをするように求
められるとともに「毒物及び劇物の適正な保管管理の徹底のための教育訓練」が教職
員・院生・学生を対象に行われました．民間会社と比較して本大学での薬品類の取扱
に関する安全衛生面からの取り組みは全く不十分であると指摘を受けていましたが、
独立行政法人化 後の整 備が整わない間 に起こ ってしまったこ とは大 学人として心が
痛むところです．
物理教室内研究室で薬品類を扱うところは決して少なくありません。
今後とも注意を怠らないようにせねばなりません．
学外での大きな出来事は、年度末の３月
11
日に発生した東北地方太平洋沖地震で
す．地震による広範囲での被害だけでなく、誘発された津波による甚大な被害、その
中でも福島原子 力発電 所の冷却不能事 態によ る放射性物質の 大気中 への大量放出は
決して忘れることがないでしょう．危機管理ということの難しさを痛感しました．
明るい出来事は、
理系新学舎の建設工事が年度内に始まったことです。
１０年以上
前から学舎の建て替え計画が出ていましたが、
バブル後の経済不況により予算措置が
されずにいました。理学部全学舎の立替ではありませんが、平成２４年夏に新棟（Ⅰ
期）が完成し、平成２６年度の秋までに新棟（Ⅱ期）と他の全ての改修工事が完了す
る予定です．工事中の騒音・振動などが懸念されましたが、今までのところ教育・研
究に悪影響となるような事態は起こっていません．充実した施設による教育・研究の
さらなる飛躍が期待されます．
学生・院生が安全に教育を受け、
研究を遂行出来るように、
教員は適切に指導せね
ばなりませんが、教員が学生・院生を管理せねばならない事態が他大学で起こりまし
た．ソフトウエアーの不正利用です．また本学でも著作権を侵害するようなファイル
交換ソフトの使用がありました．パーソナルコンピュータ（PC）は現代の大学に於い
て必須の持ち物ですが、著作権を侵害しない PC の使用と、学内で使用する PC 内のソ
フトのライセンスの厳粛な管理とを徹底することが、指導教員に求められています．
理学部内での新しい動きとして、
平成２２年度４月より、
後期博士課程研究奨学奨
励金制度が理学研究科内で発足しました．この制度は、優秀な後期博士課程学生に、
授業料相当額を奨学奨励金として給付して、その研究活動を援助し、発展させる事に
あります．この制度を利用して、多くの方々が本学の後期博士課程に進学して活躍さ
れることを期待します．また、教員に対するサバティカル制度が１０月から実施され
ました．制度を利用するにあたり、院生・学生の指導をどのように継続するかなど難
しい点もあります．
しかし研究者にとって有意義な制度であり今後は有効活用されて
いくものと考えます．
高大連携・地域貢献となる、春の市大授業（畑教授）
、夏のオープンキャンパス開
催（中尾教授、村田教授）
、大阪市立大学理科セミナー（荻尾准教授、村田教授、丸
山准教授）
、大阪市立大学・近鉄文化サロン共催講座（林
教授）
、全国同時七夕講演
会（中尾教授）
、教員免許状更新講習会（畑教授）
、大手前高校 SSH
への協力（中尾教
授他）等が開催され、多くの教員が協力貢献してくれました．特に高校生向けの、春
の市大授業での物理コースへは百名を大きく越える参加者、
夏のオープンキャンパス
へは理学部全体で昨年度より数百名も増えた参加者がありました．
平成２２年度に大
きく減少した物理学科の入試受験者は平成２３年度入試では少し増えたようですが、
大学入試レベルでは楽観を許さない状況が続いています．
物理啓発の地道な努力の継
続が必要でしょう．
昨年度より始まった理科選択コースの平成２３年度の物理配属希望者はゼロでし
た．物理を希望する高校生が徐々に少なくなっていることを反映しているようです．
南部陽一郎氏のノーベル物理学賞受賞効果はいつ現れるのでしょうか．
大阪市の人員削減計画による理学部全体の削減は完了したので他学科では平成２
３年度４月１日付けでの新規採用人事が始まりました。
しかし物理学科としてはまだ
完了していないため新採人事は暫くありません。
平成２２年度末に定年を段階的に延
長し６５歳とする方向性が示され、
物理教室のこの状況がもう暫く続くことが確実に
なりました．教室内の高齢化が進みますが、在籍する教員の協力による、分野を超え
た教育・研究を目指すことは大事であると考えます．
平成２２年１０月に、
鐘本勝一氏が准教授へ昇任されました。
一層のご活躍を期待
します。
最後に、
本年度年次報告作成にご尽力された浜端広充氏と寺本吉輝氏に感謝いたし
ます。
平成２３年１０月
平成２２年度物理学教室主任
石川 修六
2010年度物理学教室談話会
世話人：安井、中野、鐘本
第１回：新入生歓迎談話会
日時：４月８日（木）１４：４５∼
場所：理学研究科会議室
講師：村田 恵三氏（本学理学研究科 数物系専攻 教授）
題目：世界をリードする低温、超伝導
第２回：『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点セミナー
日時：１１月９日（火）１７：００∼１８：００
場所：理学研究科会議室
講師：福江 純氏（大阪教育大学 理科教育講座 教授）
題目：ブラックホールシャドーは 見える のか？
第３回
日時：１２月１日（水）１５：００∼１６：３０
場所：２号館２２０A号室
講師：南部 保貞氏（名古屋大学 理学研究科 准教授）
題目：Quantum energy teleportation with a linear harmonic chain
第４回：『アインシュタインの物理』でリンクする研究・教育拠点セミナー
日時：１２月１４日（火）１７：００∼１８：００
場所：第2講義室
講師：花垣 和則氏（大阪大学 理学研究科 准教授）
題目：LHCで探る対称性の破れ
第５回：教室研究発表会
日時：２０１１年１月６日（木）１０：００∼１７：３５
場所：学術情報総合センター１F 文化交流室
超低温物理学研究室
超低温物理学研究室
超低温物理学研究室
超低温物理学研究室
畑 徹 教 授 石川修六 教 授 矢野英雄 准教授 小原 顕 講 師 嘉戸隆介(D3) 永合祐輔(D3) 加藤千秋(D3) 飯塚崇祐(M3) 小川徹也(M2) 森 亮彦(M2) 笹本征吾(M2) 木村 豊(M1) 西嶋 陽(M1) 小川翔輝(M1) 山口晃史(M1)研究概要
研究概要
研究概要
研究概要
1. ＮＭＲ法によるエアロジェル中での超流動ヘリウム３の新奇界面現象の研究（石川、畑、 森、小川） 超低温度では、超流動ヘリウム３の研究は超純粋物質（スーパークリーン物質）と しての研究の場であった。エアロジェルと呼ばれる物質中では、エアロジェルの構成物 であるシリカの細い紐が不純物として働くことが分かっており、超流動性が抑制される。 圧力と温度を調整すると、バルク液体が超流動になっているときに、エアロジェル中は ノーマル状態とすることが出来る。このときにエアロジェル中の界面付近に新しい超流 動が現れるという理論予想がある。一種の近接効果であり、“奇周波数ペア”と呼ばれ る新しいクーパー対の出現が予想されている。異方的超伝導物資と金属との界面でも予 想されている普遍的な現象と考えられるが、異方的超伝導、超流動がｐ波軌道対称性を もつときにだけ起こると予想されている。これを調べるためにポロシティ97.5％の試料 セルを作製し、圧力24barでの測定を開始した。まだ奇周波数ペアの存在を示す結果は得 られていない。 ２．第４音波法による平行平板中の超流動ヘリウム３（小原、石川、加藤） 第４音波を用いる超流動ヘリウム３の研究の新しい局面として、狭い平行平板間で の実験を開始した。目標はA相のテクスチャーを制御して、エネルギーギャップの異方性 や第４音波の減衰機構を調べることである。３種類の平行平板間（間隔が12μm、25μm、 50μm）を作製し圧力29barでの測定を始めた。12μm、25μmの音波セルでは第4音波の観 測に成功し、これから得られた超流動密度は他の実験手段で得られたものと良い一致を 示した。一方、50μmセルでは第4音波と第１音波が混合したものが観測された。12μm、 25μmセルでの音波の減衰は、流体力学近似によるものがよく説明している。さらに測定 を進めているところである。 ３. 超流動ヘリウム量子渦の生成とダイナミクス 超流動は、熱エネルギーが奪われた極限の温度で存在する、マクロな量子凝縮相であ る。その流れは量子化され、超流動ヘリウム４や超流動ヘリウム３－Ｂ相の渦は、超流 動ではない芯と、芯からの距離に反比例する速度の超流動流で構成される。この渦糸は、 超流動中で途切れることができず、端がない渦環か、端が境界（壁）にある渦糸として のみ存在できる。渦環はスモークリングのように超流動を伝播する。また我々の研究か ら、壁と壁との間に付着する渦糸は、準安定的に存在し続けることがわかってきた。 3.1 超流動ヘリウム３中の振動物体による量子渦生成（矢野、畑、永合） 超流動ヘリウム３中で物体を振動させると、クーパー対破壊が起こる速度以上で、 渦の核生成が起こることが知られている。我々は、物体の振動周波数がある値より低いとき、渦の核生成とは異なる機構の渦生成が現れることを発見した。この 渦生成はクーパー対破壊速度より低い速度で起き、またクーパー対破壊エネルギ ーに依存しない。低周波の振動でのみ現れることより、振動物体に付着する量子 渦が振動によって不安定になり、渦を生成することを示唆している。 3.2 超流動ヘリウム４中の量子渦環の伝播（矢野、畑、小川、西嶋） 量子渦環は超流動中を伝播する。超流動中に常流動成分が存在すると、伝播する 量子渦は、常流動との相互摩擦のため消滅する。我々は、常流動成分が存在する 量子渦環の伝播を調べ、予想される伝播速度よりも遅く、寿命は長いことを明ら かにした。今後は、常流動成分と渦環の伝播との関係から、なぜ伝播が遅く寿命 が長くなるのかを調べる。 3.3 量子渦のケルビン波探索（矢野、畑、永合） 量子渦は超流動の冷却過程で核生成され、壁のわずかな隙間にも渦が付着すると 考えられる。我々は、超流動相転移の冷却速度を変えることで量子渦発生の制御 を行い、また振動子として用いる超伝導ワイヤの直径や表面粗さを変えることで 付着量子渦の長さ制御を試みた。その結果、速い振動速度でも乱流遷移しない状 態（ワイヤ）の開発に成功した。この手法を基に、ワイヤと壁との間に付着する 量子渦に、振動により波（ケルビン波）を立たせ、波の振動モード検出を行う装 置を開発している。 ４．回転する超流動ヘリウム３の研究（物性研，京大，福井大，岡山大との共同研究） （石川） 昨年度に引き続き、東京大学物性研究所に相互協力により完成したサブmK温度域の 超低温度回転クライオスタットを用いて量子流体力学に関する共同利用研究を行ってい る。最高回転速度は１秒間に２回転である． 昨年度後半に完成した巨視的角運動量の存在を調べるセルを物性研究所の装置に組 み入れて最初の測定に取りかかったところ、いくつかのトラブルが発生したため修理に 時間をとられ予定通り研究が出来なかった。１つ目は７月頃に発覚した冷凍機のリーク である。２つ目は年末に起こった超伝導マグネットのクエンチとそれに伴うセルのリー クである。次年度４月から博士研究員の雇用が出来るので協力して進めていく予定であ る。 ５．寒剤を用いない希釈冷凍機の開発（畑、矢野、小原、石川、山口） 昨年までの最低到達温度９ｍＫから、さらなる低温を得るために、熱交換器の増設、 音叉型水晶振動子を用いた温度計の開発を行った。その結果、音叉型水晶振動子温度計 の振幅は理論どおり温度に比例することを見出し、4.5ｍＫまでの冷却に成功した。これ はこのタイプの希釈冷凍機では世界最低温度となった。上記と並行して、超低振動希釈 冷凍機を目指し、世界初のパルス管冷凍機分離型の希釈冷凍機開発のための基本コンセ プトを確立し、それに基づき全体設計、部品設計を進めた。 ６．熱音響冷凍機の開発（畑、飯塚） 熱音響冷凍機は、熱エネルギーと音波エネルギーの変換を利用した冷凍機をさす。廃熱 の再利用ができること、音波媒体は空気などの安全な気体であること、機械的な可動部がな いことなどから、長寿命で環境にやさしい未来型の冷凍機（エアコン）として期待されてい るが、エネルギー変換効率が低く、実際に利用できるレベルには来ていない。そこで、熱源 部、冷凍機部の改良を進め、まずは熱から音波への変換がより低温で行われるための条件探 索を進めた。その結果、冷却の温度差として約１０Ｋの冷却が実現できたが、エアコンに使 うにはまだ不十分で、更なる冷却温度めざしている。
７．液体ヘリウム４中の大振幅音波の研究（小原、木村） 液体ヘリウム４において大振幅の定在波を励起すると、異常な吸収が観測されるこ とを見出した。吸収率はほぼ１００％近いが、発生は間欠的であり何時も起きるわけで はない。また、吸収が発生する瞬間に破裂音が聞こえるという特徴もある。我々はこの 異常な吸収を泡の発生であると考えて研究をスタートさせた。現在はより精密な計測の ための連続型１Ｋ冷凍機を製作中である。
教育・研究業績
教育・研究業績
教育・研究業績
教育・研究業績
学術論文 学術論文学術論文 学術論文1. ‘Frictional relaxation time of 3He normal fluid component in aerogel obtained by fourth sound resonance’, C. Kato, T. Matsukura, Y. Nago, K. Obara, H. Yano, O. Ishikawa, T. Hata, S. Higashitani, and K. Nagai, J. Low Temp. Phys., 158, 182–187, (2010).
2. ‘Observation of remanent vortices attached to rough boundaries in superfluid 4He’, Y. Nago, T. Ogawa, A. Mori, Y. Miura, K. Obara, H. Yano, O. Ishikawa, and T. Hata, J. Low Temp. Phys., 158, 443–449, (2010).
3. ‘Critical behavior of steady quantum turbulence generated by oscillating structures in
superfluid He-4’, H. Yano, Y. Nago, R. Goto, K. Obara, O. Ishikawa, and T. Hata, Phys. Rev. B, 81, 220507(R)(1-4), (2010).
4. ‘Frictional motion of normal-fluid component of superfluid He-3 in aerogel’, K. Obara, C. Kato, T. Matsukura, Y. Nago, R. Kado, H. Yano, O. Ishikawa, T. Hata, S. Higashitani, and K. Nagai, Phys. Rev. B, 82, 054521(1-7), (2010).
5. ‘Vortex generation induced by low-frequency wire vibration in superfluid 3He-B’, Y. Nago, M. Inui, R. Kado, K. Obara, H. Yano, O. Ishikawa, and T. Hata, Phys. Rev. B, 82, 224511(1-7), (2010).
6. ‘Acoustic Resonance of Superfluid He-3 in Parallel Plates’, K. Obara, C. Kato, S. Sasamoto, H. Yano, O. Ishikawa, T. Hata, J. Low Temp. Phys., 162, 190-195, (2011).
7. ‘Time-of-flight experiments of vortex rings propagating from turbulent region of superfluid 4He at high temperature’, Y. Nago, T. Ogawa, K. Obara, H. Yano, O. Ishikawa and T. Hata, J. Low Temp. Phys., 162, 322-328, (2011).
国際会議講演 国際会議講演国際会議講演 国際会議講演
1. K. Obara : “Fourth sound of superfluid 3He in aerogel”(invited talk), Symposium on Quantum Fluids and Solids QFS2010, August 1-7, 2010 -Grenoble, France
2. Y. Nago : “Time-of-flight measurements of vortex rings in superfluid 4He at high temperatures” (poster), Symposium on Quantum Fluids and Solids QFS2010, August 1-7, 2010 -Grenoble, France
3. Y. Nago : “Motions of vortex lines attached to oscillating objects in turbulent state of superfluid
4
He” (poster), Symposium on Quantum Fluids and Solids QFS2010, August 1-7, 2010 -Grenoble, France
4. H. Yano : “Transition to Steady Quantum Turbulence Generated by Thin Oscillating Structures in Superfluid 4He”, (invited talk) Symposia on Superfluids under Rotation (Vortices 2010), 11–16 Apr. 2010, University of Helsinki, Lammi, Finland.
学会・研究会講演 学会・研究会講演学会・研究会講演 学会・研究会講演 1. 加藤千秋：「平行平板中の超流動3He」 文部科学省特定領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」； 第４回集中連携研究会 ２０１０年９月１３日 大阪市立大学文化交流センター
2. 小川徹也：「超流動4He中のVibrating wireによる乱流生成の温度変化２」 日本物理学会２０１０年秋季大会 ２０１０年９月２３日～２６日 大阪府立大学 3. 永合祐輔：「超流動4Heの量子渦に誘起されるKelvin波の観測」 日本物理学会２０１０年秋季大会 ２０１０年９月２３日～２６日 大阪府立大学 4. 石川修六：「不均一空間内でのスピン三重項S波超流動状態」 文部科学省特定領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」； 第１回領域研究会 ２０１０年１２月１８日～２０日 京都大学百周年時計台記念館 5. 加藤千秋：「平行平板に閉じ込めた超流動3He 中の第４音波共鳴」（ポスター） 文部科学省特定領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」； 第１回領域研究会 ２０１０年１２月１８日～２０日 京都大学百周年時計台記念館
6. 森 亮彦：「NMR study at the boundary between bulk 3He and Aerogel」（ポスター） 文部科学省特定領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」； 第１回領域研究会 ２０１０年１２月１８日～２０日 京都大学百周年時計台記念館
7. 石川修六：「Impurity effect at the boundary between aerogel and bulk liquid 3He」 理研シンポジウム「量子凝縮系の非線形・非平衡現象」 ２０１１年１月４日〜５日 8. 矢野英雄：「振動物体が生成する超流動ヘリウムの量子乱流」 理研シンポジウム「量子凝縮系の非線形・非平衡現象」 ２０１１年１月４日〜５日 9. 森亮彦：「超流動3He-Bに接するエアロジェル界面での新奇界面現象」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学 10. 田中佑輔：「エアロジェル中超流動3HeのAB共存状態」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学 11. 田中佑輔：「エアロジェル中超流動3Heの壁面近傍状態」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学 12. 加藤千秋：「平行平板内に閉じ込めた超流動3He中の第4音波測定II」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学 13. 小原顕：「液体4He中の大振幅音波」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学
14. 小川徹也：「超流動4He中のVibrating Wireによる乱流生成の温度変化3」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学 15. 永合祐輔：「4Heの量子渦に誘起されるKelvin波の観測」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学 16. 山口晃史：「ドライ希釈冷凍機の開発と音叉型水晶による温度測定」 日本物理学会６６回年次大会 ２０１１年３月２５日～２８日 新潟大学
学位論文
学位論文
学位論文
学位論文
修士論文 修士論文修士論文 修士論文 1. 小川徹也：「超流動 ４ He中の量子渦環の伝播」 2. 飯塚崇裕：「ガラス管を用いたループ型熱音響冷凍機の開発」3.
森 亮彦：「NMRを用いたp波超流体ヘリウム３とエアロジェル中の液体ヘリウム３との 接合面の研究」研究助成金取得状況
1. 石川修六：新学術領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」 計画研究「スピン三重項超流動体の新奇界面現象」 ２０１０年度分 ３３３３,,,,６２０万円６２０万円６２０万円６２０万円 2. 畑 徹：挑戦的萌芽研究「冷凍機分離型無冷媒希釈冷凍機の開発」 ２０１０年度分 ２４０万円２４０万円 ２４０万円２４０万円3. 小原 顕；H２２年度科学研究費補助金 若手（B）「量子音響タブレンスの観測に向け た極低温ヘリウム中の気泡生成の研究」 ２０１０年度分 ２７０万円２７０万円２７０万円２７０万円
海外出張および海外研修
海外出張および海外研修
海外出張および海外研修
海外出張および海外研修
1. 矢 野 英 雄 ： Symposia on Superfluids under Rotation (Vortices 2010), 11–16 Apr. 2010,
University of Helsinki, Lammi, Finland, 2010年4月11日～16日, 出席・発表
2. K. Obara : International Symposium on Quantum Fluids and Solids QFS2010, August 1-7, 2010 -Grenoble, Franc, 2010年8月1日～7日, 出席・発表
3. Y. Nago : International Symposium on Quantum Fluids and Solids QFS2010, August 1-7, 2010 -Grenoble, Franc, 2010年8月1日～7日, 出席・発表
その他
その他
その他
その他
山口晃史 低温工学関西支部 若手奨励賞受賞 ２０１０年１２月１０日 「液体 ４ Heレス希釈冷凍機の開発と水晶振動子による温度測定」光物性物理学
光物性物理学
光物性物理学
光物性物理学研究室
研究室
研究室
研究室
研究概要
研究概要
研究概要
研究概要
1. 過渡光誘起吸収分光法によるπ共役ポリマーの光励起ダイナミクス（福永、鐘本） π共役ポリマーは、薄膜化することで高い導電性や高効率な発光等の優れた光及び電子 機能を発現することから、光伝導素子や有機EL素子といったオプトエレクトロニクス素子 への応用が期待されている。本研究は、鎖長が有限に制御されたオリゴチオフェンおよび 鎖間相互作用を制御した希釈膜に対して100fs励起の過渡吸収分光を行い、鎖長及び鎖間相 互作用の影響による光励起ダイナミクスの違いを明らかにすることを目的とした。測定結 果から、鎖長の不均一性により複数の電子状態が混在することが明らかにされ、さらには、 鎖間相互作用の影響により、光励起で生成された励起子が単一鎖内から鎖間へとエネルギ ー移動を起こすことが明らかとなった。また、光強励起下で形成される特異な電子相を模 索することを目的として、オリゴチオフェン薄膜における光励起ダイナミクスの励起強度 依存性を調べた。その結果、強励起下において新たな吸収信号が観測され、その起源は、 励起子密度が高くなることで励起子同士の対消滅が生じ、それによって生成されるキャリ アに由来することを明らかにした。(大阪大学産業科学研究所との共同研究) 2.光及び電流検出電子スピン共鳴法による有機半導体デバイスのスピン物性の研究
（松岡、鐘本） 近年、有機半導体においてLEDや太陽電池などの応用研究が盛んになされているが、同 時に、スピントロニクス素子への応用にも期待が集まっている。ここでは、有機半導体 素子内におけるスピン物性の解明と新規スピン物性の探索を目的とし、電流及び発光検 出電子スピン共鳴（ESR）応答に着目した。電流及び発光検出ESR計測において、ESRを起 こすことで顕著に電流ないし発光が変化することが観測され、その信号の起源は有機半 導体中のπ電子であることが確認された。次に、共鳴点における光電流ESR信号の時間変 化が測定され、ESR共鳴の発生及び消失の直後にスパイク状の過渡的な電流が生成される ことが発見された。そのスパイク電流値は、定常光電流値を超えており、過去に例が無 い巨大な電流応答であることが分かった。 3. π共役ポリマーを用いた光伝導素子に対する光誘起吸収(井上、鐘本) π共役ポリマーとフラーレンの混合物は、光励起により高効率な電荷分離を起こし、 光伝導効果を示すことが知られており、太陽電池への応用を目指した研究が盛んである。 実際に、π共役ポリマーの一つである、regioregular型ポリチオフェンとフラーレン誘導 体PCBMの複合体を用いて光伝導素子を作成し、その挙動を、連続光励起の光誘起吸収測 定から調べた。さらには、その光伝導素子のインピーダンス特性にも注目した。その結 果、光励起とともに、インピーダンス信号が変化し、それに伴って分光信号も変化し、 両測定結果が創刊することが明らかになった。 4. π共役ポリマー半導体素子に対する吸収検出ESR測定法の開発(上田、鐘本) π共役ポリマーを中心とした有機半導体は、素子への開発研究が盛んであると同時に、 素子動作における新規物理現象の検証も進められている。中でも半導体素子動作と電子 スピン物性の関係に注目が集まっている。それら半導体およびスピン物性の関係を解明 鐘本勝一 准教授 福永 篤志 (M2) 上田 裕二郎 (M1) 竹本 圭佑 (B4) 松岡 秀展 (M2) 金信 真理子 (M1) 井上 展幸 (M1) 太田 往宏 (B4)する上で重要な役割を与えるのは、スピンペアと考えられており、それを効果的に実験 で検出する手段の開発が求められてきた。本研究では、スピンペア状態の検出及びその 性質を明らかにすることを目的として、光吸収と電子スピン共鳴を結びつけた、吸収検 出ESR方法の開発に取り組んだ。結果として、室温において、信号を検出することに成功 した。 5. ポリマーELデバイスに対する変調分光計測による三重項状態の計測（金信、鐘本） π共役ポリマーは電圧印加により電界発光（EL）が生じ、その応用性が注目されてい る。そのEL素子動作時においては、キャリアのみならずキャリア間の衝突により生成す る励起子が発生する。MEH-PPVを用いてELデバイスを試作し、デバイス動作とともに発生 するキャリア及び三重項励起子を、変調分光により検出する実験を行った。その結果と して、キャリア及び三重項励起子が、電圧強度とともに生成する様子の検出に成功した。 さらに、EL発光を与える一重項状態と三重項状態の生成比が、印加電圧強度とともに変 化することを明らかにした。
教育・研究業績
教育・研究業績
教育・研究業績
教育・研究業績
学術論文 学術論文学術論文 学術論文1. K. Kanemoto, N. Mizutani, K. Muramatsu, H. Hashimoto, M. Baba, J. Yamauchi, “ESR Investigations on Doped Conjugated Polymers Diluted in a Solid Matrix”
Chemical Physics Letters, 494, pp. 41-44 (2010).
2. K. Kanemoto, A. Ogata, N. Inoue, T. Kusumoto, H. Hashimoto, I. Akai, T. Karasawa, “Direct optical probing of negative carriers from an operating [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester diode" Applied Physics Letters, 97, 033307-1-3 (2010).
国際会議講演 国際会議講演国際会議講演 国際会議講演
1. Katsuichi Kanemoto, Motoaki Yasui, Daisuke Kosumi, Mitsuru Sugisaki, Tsutomu Karasawa and Hideki Hashimoto, “Morphology dependent exciton formation in regioregular poly(3-alkyl)thiophenes" (1P03), 11-16 July, 2010, Brisbane, Australia
2. Daisuke Kosumi, Satoshi Maruta, Ritsuko Fujii, Katsuichi Kanemoto, Mitsuru Sugisaki, and Hideki Hashimoto, “Ultrafast Excited State Dyanmics of Monomeric Bacteriochlorophyll a”, 9th, International conference on excitonic processes in condensed matter, 11-16, July, 2010, Brisbane, Australia
3. K. Kanemoto, A. Ogata, D. Kosumi, H. Hashimoto, “Photocarrier Dynamics of The P3HT/PCBM Composite Photovoltaic Device as Revealed by Bleaching Spectroscopy", International conference on science and technology of synthetic metals 2010 (ICSM 2010), July 4-9 2010, Kyoto, Japan.
4. H. Matsuoka, K. Kanemoto, T. Shimoda, H.Hashimoto, “Exciton Dissociation under Electric Field in a MEH-PPV LED", International conference on science and technology of synthetic metals 2010 (ICSM 2010), July 4-9 2010, Kyoto, Japan.
5. K. Kanemoto, M. Yasui, D. Kosumi, M. Sugisaki, H. Hashimoto and T. Karasawa, “Morphology dependent excitons and carriers in the diode of regioregular poly(3-hexyl)thiophene", 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), December 15-20, 2010, Honolulu, USA 学会・研究会講演 学会・研究会講演学会・研究会講演 学会・研究会講演 1. 鐘本勝一，安井基晃，小澄大輔，橋本秀樹，唐沢力「Bleaching信号からみたポリ３ヘキ シ ル チ オ フ ェ ン 薄 膜 の 光 励 起 ダ イ ナ ミ ク ス 」 第 ４ 回 分 子 科 学 討 論 会 、 大 阪 大 学 （2010.9.14-17）
2. 福永篤志、鐘本勝一、小澄大輔、橋本秀樹、安蘇芳雄「フェムト秒過渡吸収分光による 長鎖オリゴチオフェンの光励起ダイナミクスの励起強度依存性」第21回光物性研究会、 大阪市立大学 (2010. 12. 10-11) 3. 松岡秀展、鐘本勝一、橋本秀樹「π共役ポリマーMEH-PPVデバイスにおける光電流の巨大 電子スピン共鳴応答」第21回光物性研究会、大阪市立大学 (2010. 12. 10-11) 4. 松岡秀展、鐘本勝一、橋本秀樹「有機薄膜デバイスにおける光電流の巨大電子スピン共 鳴応答」日本物理学会第66回年次大会、新潟大学（2011.3.25-28） 5. 福永篤志、鐘本勝一、小澄大輔、橋本秀樹、安蘇芳雄「ポリマーデバイス内における電 場 作 用 下 の 励 起 子 解 離 ダ イ ナ ミ ク ス 」 日 本 物 理 学 会 第 66 回 年 次 大 会 、 新 潟 大 学 （2011.3.25-28） 6. 井上展幸, 鐘本勝一，橋本秀樹「P3HT/PCBM複合体有機薄膜太陽電池に対する光誘起吸収 分光」日本物理学会第66回年次大会、新潟大学（2011.3.25-28） 7. 金信真理子, 鐘本勝一，橋本秀樹「デバイス変調分光法によるポリマーELデバイスの動 作過程についての研究」日本物理学会第66回年次大会、新潟大学（2011.3.25-28） 特許出願 特許出願特許出願 特許出願 1. 鐘本勝一、松岡秀展「電流制御方法および電流制御装置」特願２０１０－１４３２６６、 平成２２年６月２４日 2. 鐘本勝一、松岡秀展「電流制御方法および電流制御装置」特願２０１０－２７３２２５、 平成２２年１２月８日
学位論文
学位論文
学位論文
学位論文
修士論文 修士論文修士論文 修士論文 1. 福永篤志：「光誘起吸収分光法によるπ共役ポリマーの光励起ダイナミクスに関する研究」 2. 松岡秀展：「光及び電流検出電子スピン共鳴法を用いた有機半導体デバイスにおけるスピ ン物性の研究」 研究助成金取得状況 研究助成金取得状況研究助成金取得状況 研究助成金取得状況 1. 鐘本勝一：日本学術振興会・科学研究費補助金 若手研究B 「分光・磁気共鳴技術の融合 による有機半導体デバイスのスピン物性発現機構の解明」270万円 その他 その他その他 その他 鐘本勝一：2010年度電子スピンサイエンス学会奨励賞を受賞 題目「導電性ポリマー中のキ ャリアに対する電子スピンダイナミクスの研究」生体・構造物性研究室
生体・構造物性研究室
生体・構造物性研究室
生体・構造物性研究室
橋本 秀樹 教授 南後 守 特任教授 杉﨑 満 准教授 丸山 稔 准教授 藤井 律子 特任准教授 須貝 祐子 特任助教 小澄 大輔 (PD) 斉藤 圭亮 (PD) 楠本 利行 (D5) 堀部 智子 (D1) 喜多 麻美子 (M2) 殿内 規之 (M2) 西坂 好晃 (M2) 桝屋 豪 (M2) 横江 拓人 (M2) 丸田 聡 (M1) 浦上 千藍紗 (M1) 井上 和亮 (B4) 千住 直輝 (B4) 長岡 悠也 (B4) 米田 一史 (B4)研究概要
研究概要
研究概要
研究概要
1. 極超短光パルスを用いたカロテノイドのコヒーレント分子振動の制御（杉﨑，小澄，斉藤， 藤井，橋本） 代表的な光合成色素であるβ-カロテンの誘導フォトンエコー(SPE)信号に，コヒーレント 分子振動の結合モードが顕著に表れるという非常に興味深い現象を見出した．同様の現象 は，紅色光合成細菌Rba. sphaeroides 2.4.1から抽出したスフェロイデンにおいても明瞭に観 測されたため，この現象がカロテノイド一般に起こることが明らかになった．この興味深 い現象の起源として，(1) 光励起に伴う構造変化，(2) 電子状態間のカップリングに伴う非 線形な振電相互作用，の2つの可能性が考えられる．そのため，これらのモデルの妥当性 を明らかにするために，Rba. sphaeroides 2.4.1の光合成膜を用いて，SPE信号測定を行った． その結果，光合成膜を用いて測定したSPE信号においても，結合モードが非常に顕著に現 れることが分かった．光合成膜中において，カロテノイドは周辺蛋白質に取り囲まれてい るために，構造変化を行うための自由度を持つことが殆ど不可能である．そのため，今回 観測された現象は，電子状態間のカップリングに起因するという結論に至った．一連の研 究成果を，学術論文[7,8]として発表した． 2. 電場変調吸収分光理論の基礎付け（斉藤，橋本） 電場変調吸収（EA）分光は，電子的構造を実験的に調べるための有用な方法であり，光 合成蛋白を含むさまざまな物質に対して用いられている．EA分光の解析には，異なる２つ の理論が使われている：Liptay理論と状態和理論である．前者はEA分光によるスペクトル を簡単な関係で巨視的物性量と結びつけるが，後者は同じスペクトルをより微視的な電子 的構造と詳細に関係づける．両者の理論は，一見異なるように見え，その関係は明らかに なっておらず，しばしば混乱を招いていた．我々は今回，理論的に両者の関係を明らかに することに成功した．そこでは，光許容励起状態(明状態)と他の光禁制励起状態(暗状態) との間に縮退がない場合には，Liptay理論と状態和理論は近似的に一致することが示され た．縮退がある場合にはLiptay理論は破綻するが，Liptay理論を拡張することで，この場合 にも同じ解析を可能にする新しい表式を得た．さらに，この新しい表式を使えば，縮退し た状態間の遷移双極子に関する情報を実験から得ることが可能であることを示した．その ことの具体例として，この表式を用いて，共役鎖長が9のβ-カロテン同族体では明状態と暗 状態との間の遷移双極子相互作用の大きさが5 Debyeであることを明らかにした．研究成果は学術論文[14]として発表した． 3. フェムト秒分光を用いた光合成色素の超高速励起状態ダイナミクスの研究（小澄，丸田， 堀部，藤井，杉﨑，橋本） 光合成のアンテナ系は，カロテノイドと (バクテリオ)クロロフィルの2種類の色素分子 が重要な役割を果たす．我々が独自に開発した高感度検出分光装置を用いて，紅色光合成 細菌におけるアンテナ色素蛋白複合体の励起状態ダイナミクスを詳細にわたり調べた．特 に，異なる種における紅色光合成細菌のアンテナ色素蛋白複合体を調べることで，それぞ れの種において，エネルギー伝達効率及びエネルギー伝達経路が異なることを明らかにし た2,9,11,12）．また，Rhodospirillum rubrum S1由来の光合成コア複合体において，バクテ リオクロロフィルからカロテノイドへ一重項間逆励起エネルギー移動が起こっているこ とを世界で初めて明らかにした．この結果は，高等植物で知られている非光化学的励起エ ネルギー消失（Non-Photochemical Quenching）に類似の光防御機構が光合成細菌の場合に も備わっていることを示唆している．得られた成果は，権威ある学術雑誌である，Angew.
Chem. Int. Ed.に掲載された（論文[10]）．
4. 光電変換機能を持つ光合成蛋白質／色素ナノ構造の構築とその機能解析（南後，橋本） 光合成細菌から単離精製した光合成蛋白質/色素複合体のLH2およびRC-LH1をリポソー ム膜中に導入し，その後，基板上に化学修飾した脂質二分子膜と膜融合を行い，基板上で の脂質二分子膜中へ光合成色素複合体の組織化を行った．興味深いことに，脂質の組成の 組み合わせによって，効率の良い光エネルギー移動を示すLH2およびRC-LH1複合体の自己 組織化単分子膜の形成が基板上で認められた（論文[15,16]）． またRCと同様に，距離と配向を制御した光電変換機能をもつクロロフィル色素分子 の組織化を行うために，光合成蛋白質を模倣した諸種のＳＨ基をもつポリペプチドをデザ インして合成し，金電極上でポルフィリン色素分子との蛋白質/色素複合体を形成させた． これらの色素複合体を金電極上に自己組織化して光電流を測定した結果，ポルフィリン分 子と電極基板との距離と配向に依存した電流応答が認められ，その組織化の成功を確認し た（論文[4]）．今後，諸種のポリペプチドをデザインして，高効率な光電変換機能をもつ ポルフィリン色素複合体の電極基板上での組織化を検討する予定である． 5. 氷結晶の成長形と融解形の非対称（丸山） 結晶はミクロな構造異方性をもつために，特定の方位の結晶面がマクロな結晶外形を形 づくる．ゆっくりと成長または融解する結晶では一般的に，成長形は成長速度の遅い方位 の面によって，融解形は融解速度の速い面によって囲まれる．その結果、両者の形には顕 著な違いが表れる。ここでは，氷円盤結晶側面の二回対称系を用いて実験観察を行い，成 長形と融解形の間の非対称性を次の通り明らかにした． 氷円盤結晶は，c軸方向から見ると丸い円状であるが，c軸に垂直方向からは，2枚の平行 な{0001}ファセットとそれらをつなぐ曲面(微斜面とラフ面)が見え，2回対称になる．この 円盤結晶をアンビル・セル中の圧力下で成長・融解させた．圧力は約500気圧，温度は-4℃ ～-5℃の範囲で行った．温度を一定にしておくと，アンビル・セル内は圧力も一定値に保 たれ，平衡形が実現される．成長・融解は温度を一定速度で下降・上昇させて起こす．小 さい駆動力のもとではファセットは不動であり，曲面のみが前進・後退する．成長過程で は，微斜面が減衰しラフ面が大きくなる．ラフ方位は平均曲率が減少しながら成長する． 一方融解過程では，微斜面が大きく張り出し，ラフ面は小さくなる．ラフ面の曲率は時間 とともに増加する．成長と融解では，微斜面とラフ面の時間発展およびラフ面の曲率発展 が逆になることが分かった（論文[19]）．
教育・研究業績
教育・研究業績
教育・研究業績
教育・研究業績
学術論文 学術論文学術論文 学術論文1. M. Sugisaki, M. Fujiwara, D. Kosumi, R. Fujii, M. Nango, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Comparison of transient grating signals from spheroidene in an organic solvent and in pigment-protein complexes from Rba. sphaeroides 2.4.1” Phys. Rev. B81, 245112 (2010).
2. D. Kosumi, K. Abe, H. Karasawa, M. Fujiwara, R.J. Cogdell, H. Hashimoto, and M. Yoshizawa, “Ultrafast relaxation kinetics of the dark S1 state in all-trans-β-carotene explored by one- and two-photon pump-probe spectroscopy”, Chem. Phys. 373, 33-37 (2010).
3. T. Kusumoto, T. Horibe, T. Kajikawa, S. Hasegawa, T. Iwashita, R.J. Cogdell, R.R. Birge, H.A. Frank, S. Katsumura, and H. Hashimoto, “Stark absorption spectroscopy of peridinin and allene-modified analogues”, Chem. Phys. 373, 71-79 (2010).
4. T. Ochiai, M. Nagata, K. Shimoyama, M. Amano, M. Kondo, T. Dewa, H. Hashimoto, and M. Nango, “Immobilization of porphyrin derivatives with a defined distance and orientation onto a gold electrode using synthetic light-harvesting α-helix hydrophobic polypeptides”, Langmuir 26, 14419-14422 (2010).
5. K. Nakagawa, S. Sakai, M. Kondo, T. Dewa, T. Horibe, H. Hashimoto, M. Nango, “Structural forming of photosynthetic polypeptide supramolecular complexes and functional analysis of carotenoids in these complexes”, Kobunshi Ronbunshu 67, 574-583 (2010).
6. N. Kuwamura, R. Kato, K. Kitano, M. Hirotsu, T. Nishioka, H. Hashimoto, and I. Kinoshita, “Carbene–carbanion equilibrium for tris(2-pyridylthio)methanido Fe(II) complexes”, Dalton Trans. 39, 9988-9993 (2010).
7. M. Sugisaki, D. Kosumi, K. Saito, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Strong coherent coupling of vibronic oscillations in spheroidene” Physics Procedia 13, 74-77 (2011).
8. M. Sugisaki, D. Kosumi, K. Saito, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Control of the coherent vibronic oscillations in carotenoids by ultrashort laser pulses”, Phys. Stat. Solidi (c) 8, 151-154 (2011). 9. D. Kosumi, T. Kusumoto, R. Fujii, M. Sugisaki, Y. Iinuma, N. Oka, Y. Takaesu, T. Taira, M. Iha, H.
A. Frank, and H. Hashimoto, “Ultrafast S1 and ICT state dynamics of a marine carotenoid probed by femtosecond one- and two-photon pump-probe spectroscopy”, J. Lumin. 131, 515-518 (2011).
10. D. Kosumi, S. Maruta, T. Horibe, R. Fujii, M. Sugisaki, R. J. Cogdell, and H. Hashimoto, “A Novel Ultrafast Energy Transfer Pathway in a Purple Bacterial Photosynthetic Core Antenna as Revealed by Femtosecond Time-resolved Spectroscopy”, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 1097-1100, (2011).
11. D. Kosumi, S. Maruta, R. Fujii, K. Kanemoto, M. Sugisaki, H. Hashimoto, “Ultrafast excited state dynamics of monomeric bacteriochlorophyll a”, Phys. Stat. Solidi (c) 8, 92-95, (2011).
12. S. Maruta, D. Kosumi, T. Horibe, R. Fujii, M. Sugisaki, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “The dependence of excitation energy transfer pathway on conjugation length of carotenoids in purple Bacterial Photosnthetic Antennae” Physica Status Solidi (b) 248, 403-407, (2011).
13. S. Maruta, D. Kosumi, T. Horibe, R. Fujii, M. Sugisaki, R.J. Cogdell, H. Hashimoto, “Unusual enhancement of triplet formation in pigment-protein complexes as revealed by femtosecond pump-probe spectroscopy”, Phys. Procedia 13, 58-61, (2011).
14. K. Saito, K. Yanagi, R.J. Cogdell and H. Hashimoto, “A comparison of the Liptay theory of electroabsorption spectroscopy with the sum-over-state model and its modification for the degenerate case”, J. Chem. Phys. 134, 044138, (2011).
15. A. Sumino, T. Takeuchi, M. Kondo, T. Dewa, N. Sasaki, N. Watanabe, T. Morii, H. Hashimoto, and M. Nango, “Reconstitution and AFM observation of photosynthetic membrane protein assembly in planar lipid bilayers”, Surface Science and Nanotechnology 9 15-20(2011).
16. A. Sumino, T. Dewa, M. Kondo, T. Morii, H. Hashimoto, A. Gardiner, R. Cogdell, and M. Nango, “Selective assembly of photosynthetic antenna proteins into a domain-structured lipid bilayer for the construction of artificial photosynthetic antenna systems: structural analysis of the assembly using surface plasmon resonance and atomic force microscopy”, Lamgmuir 27, 1092-11099 (2011).
17. T. Kusumoto, D. Kosumi, C. Uragami, H. A. Frank, R. R. Birge, R. J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Femtosecond transient absorption spectroscopic study of a 2 carbonyl-containing carotenoid analogue, 2-(all-trans-retinylidene)-indan-1,3-dione”, J. Phys. Chem. A 115, 2110-2119 (2011). 18. R. Nakamura, K. Nakagawa, M. Nango, H. Hashimoto, and M. Yoshizawa, “Dark excited states of
carotenoids regulated by bacteriochlorophyll in photosynthetic light harvesting”, J. Phys. Chem. B115,
19. M. Maruyama, “Relation between growth and melt shapes of ice crystals”, J. Crystal Growth 318,
36-39 (2011).
国際会議録 国際会議録国際会議録 国際会議録
1. A. Sumino, T. Takeuchi, M. Kondo, T. Dewa, H. Hashimoto, and M. Nango, “Lipid-Domain-Selective Assembly of Photosynthetic Membrane Protein in Solid-Supported Membranes Green and Technology”, Zero-Carbon Energy Kyoto 2009, Springer, 123-128 (2010). 2. Y. Takeuchi, H. Li, S. Ito, M. Kondo, S. Ishigure, K. Kuzuya, M. Amano, T. Dewa, H. Hashimoto,
and M. Nango, “Light-Induced Transmembrane Electron Transfer Catalyzed by Phospholipid-Linked Zn Chlorophyll Derivatives on Electrodes”, Green and Technology, Zero-Carbon Energy Kyoto 2009, Springer, 129-134 (2010).
3. M. Fujiwara, K. Yamauchi, M. Sugisaki, A. Gall, B. Robert, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Specific Channel of Energy Dissipation in Carotenoids: Coherent Spectroscopic Study”, in Ultrafast Phenomena XVI, Springer Series in Chemical Physics, vol. 92, edited by P. Corkum, S. De Silvestri, K. A. Nelson, E. Riedle and R. W. Schoenlein, in press.
4. K. Nakagawa, S. Suzuki, R. Fujii, A. T. Gardiner, R. J. Cogdell, M. Nango, and H. Hashimoto “Probing the carotenoid in its binding site in a reconstituted LH1 complex from the photosynthetic bacterium Rhodospirillum rubrum with electroabsorption spectroscopy”, in Proceedings of 14th International Congress on Photosynthesis Research, Ch. 16, 297-300 (2008).
国際会議講演 国際会議講演国際会議講演 国際会議講演
1. M. Amano, M. Nagata, M. Kondo, H. Hashimoto, Y. Amao, T. Dewa, M. Nango, “Photocurrent Measurement of photosynthetic complex including the dye associated with porphyrin on electrodes”, The 37th porphyrin society science symp., Tokyo Institute of Technology, Suzukake Campus, 17 Apr, 2010.
2. M. Sugisaki, D. Kosumi, K. Saito, R. Fujii, R. J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Strong coherent coupling of vibronic oscillations in carotenoid dissolved in an organic solvent and bound in pigment-protein complexes”, 17th int. conf. on dynamical processes in excited states of solids (DPC'10), Argonne, Illinois, USA, 20-25 June, 2010.
3. D. Kosumi, S. Maruta, R. Fujii, M. Sugisaki, M. Iha, H.A. Frank, and H. Hashimoto, “Ultrafast S1 and
ICT state dynamics of marine carotenoid as revealed by femtosecond one- and two-photon pump-probe spectroscopic measurements” , 17th int. conf. on dynamical processes in excited states of solids (DPC'10), Argonne, Illinois, USA, 20-25 June, 2010.
4. S. Maruta, T. Horibe, D. Kosumi, R. Fujii, M. Sugisaki, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “New energy transfer pathway in a purple bacterial photosynthetic core antenna from Rhodospirillum rubrum S1 Revealed by femtosecond time-resolved spectroscopy”, 17th int. conf. on dynamical processes in excited states of solids (DPC'10), Argonne, Illinois, USA, 20-25 June, 2010.
5. M. Sugisaki, D. Kosumi, K. Saito, R. J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Control of the coherent vibronic oscillations by ultrashort laser pulses”, The 9th int. conf. on excitonic and photonic processes in condensed and nano materials (EXCON'10), Novotel Brisbane, Brisbane, Australia, 11-16 July, 2010. 6. D. Kosumi, S. Maruta, T. Horibe, R. Fujii, K. Kanemoto, M. Sugisaki, R.J. Cogdell, and H.
Hashimoto, “Ultrafast excited state dynamics of monomeric and aggregated bacteriochlorophyll a in bacterial photosynthtic membranes”, The 9th int. conf. on excitonic and photonic processes in condensed and nano materials (EXCON'10), Novotel Brisbane, Brisbane, Australia, 11-16 July, 2010. 7. S. Maruta, T. Horibe, D. Kosumi, R. Fujii, M. Sugisaki, R.J. Cogdell, and H. Hashimoto, “A new
ultrafast energy transfer pathway in a purple bacterial photosynthetic core antenna”, The 9th int. conf. on excitonic and photonic processes in condensed and nano materials (EXCON'10), Novotel Brisbane, Brisbane, Australia, 11-16 July, 2010.
8. M. Sugisaki, D. Kosumi, S. Saito, R. Fujii, R. J. Cogdell, and H. Hashimoto, “Strongly coupled vibronic modes investigated by means of four-wave mixing spectroscopy”, 17th int. conf. on ultrafast phenomena (UP10), The Silvertree Hotel and Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, USA, 18-23 July, 2010.
9. D. Kosumi, S. Maruta, R. Fujii, M. Sugisaki, M. Iha, H.A. Frank, and H. Hashimoto, “Excitation energy dependence of the S1 and ICT state dynamics in marine carotenoid studied by femtosecond
one- and two-photon pump-probe spectroscopy”, 17th int. conf. on ultrafast phenomena (UP10), The Silvertree Hotel and Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, USA, 18-23 July, 2010.
10. K. Abe, R. Nakamura, H. Hashimoto, and M. Yoshizawa, “Coherent Control of the Selected Excited State by Two-Color Multipulse Excitation”, 17th int. conf. on ultrafast phenomena (UP10), The Silvertree Hotel and Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, USA, 18-23 July, 2010.
11. R. Nakamura, T. Yoshioka, K. Abe, S. Sakai, K. Nakagawa, M. Nango, H. Hashimoto, and M. Yoshizawa, “Energy Flow in the Light Harvesting Complex Manipulated by Pre-excitation of the Energy Accepter”, 17th int. conf. on ultrafast phenomena (UP10), The Silvertree Hotel and Snowmass Conference Center, Snowmass Village, Colorado, USA, 18-23 July, 2010.
12. D. Kosumi, S. Maruta, R. Fujii, M. Sugisaki, K. Nakagawa, M. Nango, and H. Hashimoto, “Femtosecond Spectroscopy of Metal-Substituted Bacteriochlorophyll a”, International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010 (ICSM2010), Kyoto, Japan, 4-9 July, 2010.
13. K. Harada, O. Goto, M. Kondo, K. Shimada, K. Nagashima, S. Nagashima, K. Iida, H. Hashimoto, C. Azai, H. Oh-oka, T. Dewa, M. Nango, “Assembly of photosynthetic protein/pigment complex onto clear electrode with a defined orientation”. Seminar on photosynthetic pigments and the reaction center XVII, Kyoto University, Japan, 10-11 July, 2010.
14. S. Sakai, K. Nakagawa, A. Nakashima, T. Dewa, K. Iida, R. Fujii, H. Hashimoto, T. Mizuno, T. Tanaka, and M. Nango, “Reconstitution and immobilization onto planar substrate of photosynthetic light harvesting complex using model polypeptide”, The 22nd symp. on bifunctional chemistry Summer School, Seki lodge, 16-17 July, 2010.
15. S. Sakai, A. Nakashima, K. Nakagawa, T. Dewa, K. Iida, R. Fujii, H. Hashimoto, T. Mizuno, T. Tanaka, and M. Nango, “Reconstitution of photosynthetic light harvesting complex using model polypeptide and pigment and immobilization of its complexes onto planar substrate”, The 20th symp. on polymers and biosciences, university Tokyo University, 28-29 July, 2010.
16. A. Sumino, T. Dewa, N. Sasaki, N. Watanabe, H. Hashimoto, T. Morii, and M. Nango, “Reconstitution and AFM observation of photosynthetic membrane protein assembly in artificial planar lipid bilayers”, The 13th int. conf. on non-contact atomic force microscopy, Kanazawa, 31 July-4 Aug, 2010.
17. M. Maruyama, “Relation between growth and melt shapes of ice crystals”, The 16th int. conf. on crystal growth, Beijing, China, 8-13 Aug, 2010.
18. M. Maruyama, H. Ogura, T. Komatsu, T. Ogawa, S. Isoda and R. Matsubayashi, “Silver nanoparticles and their application to sintered interconnections”, The 16th int. conf. on crystal growth, Beijing, China, 8-13 Aug, 2010.
19. K. Nakagawa, S. Sakai, A. Nakashima, M. Kondo, T. Mizuno, A.T. Gardiner, R.J. Cogdell, R. Fujii, H. Hashimoto, T. Dewa, and M. Nango, “Reconstitution of light-harvesting 1 (LH1) complexes using zinc-substituted bacteriochlorophyll a and LH1-polypeptides isolated from purple photosynthetic bacteria together with all-trans carotenoids”, Photosynthetic light harvesting, The satellite meeting to the 15th int. cong. of Photosynthesis, Tianjin, China, 18-22 Aug, 2010.
20. A. Sumino, T. Dewa, N. Sasaki, N. Watanabe, H. Hashimoto, T. Morii, and M. Nango, “AFM observation of artificial photosynthetic antenna protein complexes assembled on a solid membrane support”, Zero-Carbon Energy Kyoto 2010, The 2nd int. symp.: Kyoto University Global COE Program Energy Science in the Age of Global Warming Toward CO2 Zero-emission Kyoto, 19-20 Aug, 2010.
21. K. Kato, T. Dewa, M. Uchida, Y. Kouzuma, K. Iida, T. Asai, N. Oku, and M. Nango, “Development of polyamine-lipid conjugates for gene transfer and resolution of transfection mechanism”, The 59th SPSJ symp. on macromolecules, Hokkaido University, 15-17 Sep, 2010.
22. S. Yajima, T. Dewa, O. Goto, H. Fujiwara, A. Sumino, K. Iida, T. Morii, H. Hashimoto, and M. Nango, ”Organization of photosynthetic membrane proteins (LH2, LH1-RC) onto lipid modified substrates”, The 59th SPSJ symp. on macromolecules, Hokkaido University, 15-17 Sep, 2010.
23. N. Watanabe, A. Sumino, N. Sasaki, T. Dewa, T. Morii, H. Hashimoto, and M. Nango, “Evaluation of energy transfer of photosynthetic antenna membrane proteins (LH2, LH1-RC) assembled onto solid-supported lipid bilayer”, The 59th SPSJ symp. on macromolecules, Hokkaido University, 15-17 Sep, 2010.
24. 23. Y. Sugai, C. Uragami, R. Fujii, M. Nango, H. Hashimoto, In situ observation of artificial photosynthetic membrane by atomic force microscopy and microspectroscopy, 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies, Honolulu, Hawaii, USA (2010.12.15-20).
25. M. Nango and H. Hashimoto, “Self-assemblies of light-harvesting complexes and its synthetic model complex on electrodes for construction of an artificial photo-energy conversion system”, The satellite
meeting of the 15th International congress of photosynthesis”, Tianjin, China, 18-22 Aug, 2010 (invited).
26. Hashimoto, T. Dewa, and M. Nango, “Organization of photosynthetic antenna-reaction center complex into supported lipid bilayer and its functional analysis”, Symp. on biorelevant chemistry, CSJ Osaka University, Toyonaka-Campus, 24-26 Sep, 2010.
27. Y. Sugai, A. Sumino, C. Uragami, R. Fujii, T. Nishioka, T. Dewa, I. Kinoshita, M. Nango, H. Hashimoto, “Atomic force microscopy observation of reconstituted photosynthetic membranes”, The 17th international SPACC Symp., Kagoshima University, Kagoshima, Japan, 13-16 Oct, 2010.
28. H. Hashimoto, D. Kosumi, S. Maruta, T. Horibe, R. Fujii, M. Sugisaki, M. Nango, and R.J. Cogdell, “Energy-transfer dynamics between carotenoid and bacteriochlorophyll in the light-harvesting system of purple photosynthetic bacteria as visualized by sub-picosecond pump-and-probe and sub-20 fs four-wave mixing spectroscopies”, The satellite meeting of the 15th int. congress of photosynthesis”, Tianjin, China, 18-22 Aug, 2010 (invited).
29. M. Yoshizawa, R. Nakamura, K. Abe, T. Yoshioka, O. Yoshimatsu, S. Sakai, K. Nakagawa, M. Nango, and H. Hashimoto, “Ultrafast dynamics of reconstituted light-harvesting complexes from photosynthetic bacteria”, Symposium on general aspects of graphene, CNT & ultrafast phenomena of nanomaterials, Taipei Taiwan, 15-16 Nov, 2010 (invited).
30. M. Yoshizawa, R. Nakamura, K. Abe, T. Yoshioka, O. Yoshimatsu, S. Sakai, K. Nakagawa, M. Nango, and H. Hashimoto, “Ultrafast dynamics of light-harvesting complexes investigated by multi-pump spectroscopies”, Symp. on the development of ultrashort pulse lasers and ultrafast spectroscopy, Tokyo Japan, 17 Sep, 2010 (invited).
31. H. Hashimoto, “Solar to Fuels; Natural Tactics of Solar Energy Conversion by Photosynthesis”, Zing Conference on Solar Fuels & Photochemistry, Puerto Morelos, Mexico, 1-4 Dec, 2010 (invited). 32. M. Nango and H. Hashimoto, “Artificial photosynthetic antenna; Self-assembly of light-harvesting
complexes onto and its synthetic model complex on electrodes for developing nanobiodevices”, The 70th Okazaki conf., molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects, Okazaki, 4-6 Dec, 2010.
33. M. Kondo, K. Harada, S. Nagashima, K.V.P. Nagashima, T. Dewa, K. Iida, H. Hashimoto, and M. Nango, “Self-assembly of photosynthetic antenna core complex onto an electrode with a defined orientation”, The 70th Okazaki conf., molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects, Okazaki, 24-6 Dec, 2010.
34. M. Amano, M. Nagata, M. Kondo, H. Hashimoto, Y. Amao, T. Dewa, M. Nango, “Photocurrent Measurement of Photosystem I of higher plant on electrodes”, The 70th Okazaki conf., molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects, Okazaki, 4-6 Dec, 2010.
35. S. Sakai, K. Nakagawa, A. Nakashima, M. Kondo, K. Iida, H. Hashimoto, T. Mizuno, T. Tanaka, T. Dewa, and Mamoru Nango, “Immobilization of reconstituted LH1-type complexes using His-tagged LH1 proteins on an electrode”, The 70th Okazaki conf., molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects, Okazaki, 4-6 Dec, 2010..
36. T. Dewa, A. Sumino, N. Sasaki, N. Watanabe, T. Morii, H. Hashimoto, and M. Nango, “Supramolecular assembly of bacterial light-harvesting/reaction center complex (LH2/LH1-RC) in planar lipid bilayers: AFM observation, energy transfer and photocurrent generation”. The 70th Okazaki conference, Molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects, Okazaki, Japan, December 4-6, 2010.
37. K. Saito, M. Sugisaki, and H. Hashimoto, Theory for Photon Echo in Carotenoids Including Effects of the Rabi Oscillation and the Duschinsky Rotation, The 70th Okazaki conf., molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects, Okazaki, 4-6 Dec, 2010.. 38. H. Hashimoto, D. Kosumi, S. Maruta, T. Horibe, R. Fujii, M. Sugisaki, M. Nango, and R.J. Cogdell,
“Energy-transfer dynamics between carotenoid and bacteriochlorophyll in the light-harvesting system of purple photosynthetic bacteria as visualized by sub-picosecond pump-and-probe and sub-20 fs four-wave mixing spectroscopies”, The 3rd int. conf. of the OCU advanced research institute for natural science and technology –Kakuno memorial–, Osaka, Japan, 7-9 March, 2011 (Invited)
39. R. Fujii, M. Kita, N. Senju, D. Kosumi, M. Doe, M. Iha, T. Mizoguchi and H. Hashimoto, “Pigments and function of the oceanic photosynthetic antenna from Japanese brown alga, ‘Okinawa Mozuku’”, The 3rd int. conf. of the OCU advanced research institute for natural science and technology –Kakuno memorial–, Osaka, Japan, 7-9 March, 2011 (Invited)
学会・研究会講演 学会・研究会講演学会・研究会講演 学会・研究会講演 1. 中川勝統 ，酒井俊亮 ，中島彩乃 ，水野稔久， 出羽毅久， 飯田浩史，橋本 秀樹，森井孝 ，南後守 ， 「光合成のアンテナ系タンパク質色素複合体の再構成；カロテノイド色素の機能評価」，第20回バイ オ・高分子シンポジウム，東京大学先端科学技術研究センター，2010年7月28日～7月29日. 2. 角野歩，出羽毅久，佐々木伸明，渡部奈津子, 橋本秀樹，森井孝, 南後守, 「光合成膜タンパク質 を含む平面脂質膜の構築と原子間力顕微鏡による直接観察」，第20回バイオ・高分子シンポジウム 東京大学先端科学技術研究センター，2010年7月28日～7月29日. 3. 井野曜子，小河原雅子，菱山隆，五十嵐友二，藤井律子，橋本秀樹，「アスタキサンチンシス体の吸 光係数の決定 1：ヨウ素・光平衡化法」，日本食品科学工学会第５７回大会，東京農業大学世田谷 キャンパス，2010年9月1日～9月3日. 4. 小河原雅子，井野曜子，菱山隆，五十嵐友二，藤井律子，橋本秀樹，「アスタキサンチンシス体の吸 光係数の決定 1：ヨウ素・光平衡化法」，日本食品科学工学会第５７回大会，東京農業大学世田谷 キャンパス，2010年9月1日～9月3日. 5. 井野曜子，小河原雅子，菱山隆，五十嵐友二，藤井律子，橋本秀樹，「アスタキサンチンシス体の吸 光係数の決定 1：ヨウ素・光平衡化法」，食品分析研究会H22年学術集会，東洋大学(東京)，2010 年9月6日. 6. 小河原雅子，井野曜子，菱山隆，五十嵐友二，藤井律子，橋本秀樹，「アスタキサンチンシス体の吸 光係数の決定 1：ヨウ素・光平衡化法」，食品分析研究会H22年学術集会，東洋大学(東京)，2010 年9月1日. 7. 杉﨑満，小澄大輔，斉藤圭亮，藤井律子，橋本秀樹，「カロテノイドのコヒーレント分子振動に観測さ れる強いモード間カップリング」, 2010年光化学討論会，千葉大学西千葉キャンパス，2010年9月8日 ～9月10日. 8. 小澄大輔，中川勝統，丸田聡，楠本利行，藤井律子，杉﨑満，南後守，橋本秀樹,「金属置換したバ クテリオクロロフィルのフェムト秒分光」, 第4回分子科学討論会，大阪大学，2010年9月14日～9月17 日. 9. 杉﨑満，小澄大輔，斉藤圭亮，藤井律子，橋本秀樹，「四光波混合法により励起されるカロテノイド のコヒーレント分子振動 モード間カップリング」，第24回カロテノイド研究談話会，徳島大学附属 病院，2010年9月14日～9月15日. 10. 丸 田 聡 ， 堀 部 智 子 ， 小 澄 大 輔 ， 藤 井 律 子 ， 杉 﨑 満 ， 橋 本 秀 樹 ， 「 紅 色 光 合 成 細 菌Rhodospillium rubrum S1に結合したスピリロキサンチンのS*励起状態と励起3重項状態T1」，第24回カロテノイド研 究談話会，徳島大学附属病院，2010年9月14日～9月15日. 11. 小 澄 大 輔 ， 丸 田 聡 ， 楠 本 利 行 ， 藤 井 律 子 ， 杉 﨑 満 ， 伊 波 匡 彦 ，Harry A. Frank， 橋 本 秀 樹 ， 「fucoxanthinに おける分子内電荷移動ダイナミク ス」，第24回カロテノ イド研究談話会，徳島大学附 属病院，2010年9月14日～9月15日. 12. 池中俊哉，浦上千藍紗，楠本利行，藤井律子，廣津昌和，西岡孝訓，橋本秀樹，木下勇，「β-カロ テンと金属錯体の相互作用によるカチオンラジカル様励起状態」，第24回カロテノイド研究談話会， 徳島大学附属病院，2010年9月14日～9月15日.
13. 堀 部 智 子 ， 小 澄 大 輔 ， 藤 井 律 子 ，Pu Qian，C. Neil Hunter， 橋 本 秀 樹 ， 「Rhodospirillum
molischianum由来LH3に結合したカロテノイドのStark 吸収分光」，第24回カロテノイド研究談話会， 徳島大学附属病院，2010年9月14日～9月15日. 14. 山元麻衣，鈴木修一，小嵜正敏，岡田惠次，堀部智子，西坂好晃，藤井律子，南後守，橋本秀樹， 「光合成LH1アンテナ系色素蛋白複合体の機能解明を目的とした アンヒ ドロロドビブリンアナログ体 の再会合」，第24回カロテノイド研究談話会，徳島大学附属病院，2010年9月14日～9月15日. 15. 中村亮介，中川勝統，南後守，橋本秀樹，吉澤雅幸，「光合成アンテナ複合体ＬＨ１におけるカロテ ノイド光学禁制準位（S*）の生成機構」，第24回カロテノイド研究談話会，徳島大学附属病院，2010 年9月14日～9月15日. 16. 吉岡拓也，中村亮介，中川勝統，南後守，橋本秀樹，吉澤雅幸，「異なる色素を再会合した光合成 アンテナ複合体のエネルギー移動」，第24回カロテノイド研究談話会，徳島大学附属病院，2010年9 月14日～9月15日. 17. 出羽毅久，角野歩，佐々木伸明，渡部奈津子，森井孝，橋本秀樹，南後守，「光合成膜タンパク質 集合体の構築と機能解析」，第59回高分子討論会，北海道大学，2010年9月15日～9月17日
