東大，超高速・超多点赤外分光法を開発

東京大学の研究グループは，上方変換タイムストレッチ赤外分光法を開発し，従来手法よりも30倍以上多くのスペクトル点数を得ることに成功した（ニュースリリース）。

これまで赤外分光法は，主に時間変動しない試料の測定に用いられてきた。代表的な手法として，毎秒数回程度の測定が可能なフーリエ変換赤外分光法（FTIR）がある。一方で，高速に変化する試料の測定や，決められた時間内に多数回の測定をする場合には高速な測定が求められる。

近年，タイムストレッチ赤外分光法（TSIR）の開発により，赤外分光スペクトル取得速度が劇的に改善され，毎秒8000万回の測定が可能になった。タイムストレッチ赤外分光法では，赤外超短パルス光を時間的に延伸させ，時間と周波数の間で一対一の対応関係を築くことで，パルスの繰り返し周波数での超高速測定が可能になる。

しかしながら，従来法は発展途上である赤外領域の素子で光学系が構成されていたため，測定可能なスペクトル点数が30点程度に限られ，赤外分光法としての能力を十分に発揮できていなかった。

今回研究グループは，1000点のスペクトル点数を持つ赤外分光スペクトルを毎秒1000万回測定できる「上方変換タイムストレッチ赤外分光法（Upconversion time-stretch infrared spectroscopy：UC-TSIR）」を開発した。

分子振動情報を含む赤外分光スペクトルを高効率に測定するために，赤外超短パルス光を近赤外パルス光に波長変換し，パルスの時間的延伸と検出を近赤外領域で行なうことにより実現した。この手法は，パルスの時間的延伸に低損失の通信用光ファイバーを使用し，検出に高感度・低雑音の近赤外光検出器を使用するため，従来法に比べて，圧倒的に効率の良いタイムストレッチ分光が可能だとする。

その結果，従来法に比べて，30倍以上のスペクトル点数の向上，400倍程度のスペクトル分解能の向上を達成した。原理検証実験として，上方変換タイムストレッチ赤外分光法を用いて，メタンガスの高分解能赤外吸収スペクトルを1000万スペクトル/秒の速度で測定することに成功したという。

今回開発した手法は，ガスの燃焼反応や生体分子の不可逆な構造変化などを，ナノ秒やマイクロ秒の間隔で追跡できるようになる。また，分光測定とイメージングを組み合わせたハイパースペクトラルイメージングや，フローサイトメトリーなど，膨大な数と種類の分光スペクトル取得を必要とする測定を短時間化することができる。

さらに，赤外分光法のみならず，この手法は赤外光コヒーレンストモグラフィなどの他の光計測技術にも適用でき，研究グループは，分光法の枠を超えた幅広い応用が期待されるとしている。