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生体分子の気相分光

【気相孤立化と水和クラスターの生成】

生体分子本来の性質について調べるためには生体分子を気相孤立化する必要があることは、前節で述べたとおりです。この節では、@生体分子を気化させる手法、A効率よく水和クラスターを生成する手法について詳しく説明していきます。

 

@ 生体分子を気化させる手法  ―レーザー脱離法―

物質を気化させる最も容易な手法は加熱であると考えられます。しかしながら生体分子は熱分解性が高いものが多く、加熱によって分子を破壊せずに気化させることは困難です。そこで三枝研究室では分子を非破壊的に気化させるため、「レーザー脱離法」と呼ばれる手法を用いています。

レーザー脱離法とは、試料にレーザーを照射することで局所的に気化させる手法です(図3)。この方法の最大の特徴は、レーザーを照射された点が極めて短い時間で超高温に達するということです。超高温条件下では物質の気化速度が分解速度を上回っているために、試料は分解することなく気化することができます。

       図3.レーザー脱離法

気相分光を行うためには、気化効率が時間的に安定していることが必要です。そこで本研究室ではレーザー光を効率よく吸収させるため、サンプルにマトリックスとしてグラファイトを混合して実験を行っています。

POINT レーザー脱離法は、熱分解性の高い試料を非破壊的に気化できる

 

A 水和クラスターの生成

生体分子と水との相互作用を気相で観測するためには、生体分子の水和クラスター(図4)を生成しなければなりません。それでは次に水和クラスターの生成方法を説明します。

図4.グアノシン一水和物

まず@の方法によって気化された分子はキャリアガスによって押し出され、チャネルと呼ばれる直径1mmの狭い孔を通って真空中へと放出されます(図5)。このとき、サンプルはキャリアガスと激しく衝突することでエネルギーを奪われ、絶対零度近傍まで冷却されます。またキャリアガス中に水蒸気を含ませることで、サンプルと水分子が衝突し、水和クラスターが生成されます。

        図5.水和クラスターの生成

このチャネルを用いることで効率よく水和クラスターを生成させる手法は三枝研究室独自の技術です。

POINT 気化したサンプルは絶対零度近傍まで冷却されながらクラスターを形成する

 

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