振動スターク効果を用いた電場と非共有結合相互作用の測定

過去10年間にわたり、我々は物質内の電場を高い空間（<1 Å）および場（<1 MV/cm）分解能で測定する分光的アプローチを開発してきました。このアプローチは、振動スターク効果（VSE）と呼ばれる物理現象を利用することで成り立っており、最終的には観測された振動周波数と電場との直接的なマッピングを提供します。したがって、振動プローブの周波数は、プローブ周辺の局所電場に関する情報を符号化します。VSE法は、チロシンキナーゼにおける薬物-受容体選択性、酵素ケトステロイド異性化酵素による触媒、光合成反応中心における一方向電子移動など、いくつかの重要な生体分子現象の基礎的な物理的性質を詳細に理解するための手段としています。これらの特定の例を超えて、VSEは、分子間（非共有結合）相互作用を定量的、一貫した、一般的な方法でモデル化するための概念的基盤を提供しました。この分野の研究の出発点は、特定の関心のある系を調査するための振動プローブを選択する（または設計する）ことです。振動プローブは、時には問題となる系に固有のものであることもありますが、我々はまた、最小限の攪乱で系に組み込む方法（外因性プローブ）も考案しました。現代の機器を使うことで、振動周波数は非常に高い空間、時間、周波数分解能で記録できるようになり、電場マップはそれに対応して空間、時間、場の大きさで解決されます。このアカウントでは、幅広い視点からVSEを説明し、すべての専門分野の化学者がその関連性にアクセスできるようにします。我々の意図は、発表された研究の百科事典的レビューを提供することではなく、むしろ方法論の基礎となる枠組みを動機づけ、測定をどのように行い、解釈するかを説明することです。特定の振動プローブを使用すると、コンピューターモデルと比較した上で、VSEを用いて任意の環境で絶対的な電場を測定することが可能です。VSEアプローチは、分子間相互作用を定量的に考えるための組織的枠組みを提供し、分子設計のための有用な概念的ツールとなる可能性があります。