理化学研究所の田原太平主任研究員、倉持光研究員（現分子研准教授）との共同研究により、光異性化の“ファントム状態”を暴く －最先端のフェムト秒分光と量子化学計算で化学反応の謎に決着－　（プレス発表）

理化学研究所（理研）光量子工学研究センター超高速分子計測研究チームの倉持光研究員（研究当時、現理研開拓研究本部田原分子分光研究室客員研究員）、開拓研究本部田原分子分光研究室の田原太平主任研究員（理研光量子工学研究センター超高速分子計測研究チームチームリーダー）、北海道大学大学院理学研究院量子化学研究室の堤拓朗アンビシャス特別助教（研究当時）、武次徹也教授らの共同研究グループは、光化学の分野で半世紀にわたって謎であった、光異性化の“ファントム状態”を観測し、その構造を明らかにすることに成功しました。
本研究成果は、分子の遷移状態での構造の解明や、それによって得られる反応経路の理解を通じて、化学反応の制御・効率化に貢献すると期待されます。
化学反応では化学結合の開裂や生成に伴って分子の構造が変化し、新しい物質が生まれます。分子が光を吸収して二重結合が回転する“シスートランス光異性化反応[1]”では、二重結合周りの回転が起きる途中に、一瞬だけ二重結合が切れて垂直構造をとる状態が現れると予想されてきました。しかし、その存在の有無は長い間謎で、「ファントム状態（幽霊状態）」と呼ばれていました。
今回、共同研究グループは、光異性化を起こす最も典型的な分子であるスチルベン[2]の誘導体に着目し、理研で開発したフェムト秒（フェムト秒は1,000兆分の1秒）で進む分子の構造変化を追跡できる紫外共鳴フェムト秒誘導ラマン分光法[3]を用いてこのファントム状態を観測することに成功し、最先端の量子化学計算[4]と組み合わせることでその存在と構造を確定しました。
　本研究は、科学雑誌『Nature Chemistry』オンライン版（1月5日付：日本時間1月5日）に掲載されました。

H. Kuramochi, T. Tsutsumi, K. Saita, Z. Wei, M. Osawa, P. Kumar, L. Liu, S. Takeuchi, T. Taketsugu, and T. Tahara, “Ultrafast Raman observation of the perpendicular intermediate phantom state of stilbene photoisomerization,” Nature Chemistry, 16, 22-27 (2024)　
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