回転偏光コヒーレント反ストークスラマン分光法

回転偏光コヒーレント反ストークスラマン分光法（RP-CARS ）は、コヒーレント反ストークスラマン分光法（CARS）の特殊な実装方法です。RP-CARSは、偏光依存の選択則を利用して、光学点像分布関数内の分子配向異方性および方向に関する情報を取得します。

コヒーレント反ストークスラマン分光法（CARS）は、入射光子のペアのエネルギー差が対象となる分子結合の振動モードのエネルギーと一致する非線形プロセスです。このフォノン集団は3番目の光子によってコヒーレントにプローブされ、反ストークス放射が放出されます。^{[ 1 ]}

試料中に分子配向異方性が存在する場合、CARS 画像は、入射光の偏光面と分子結合の主配向面とのアライメントに関して測定強度に影響を与える偏光依存の選択規則により、しばしばアーティファクトを示す。^{[ 2 ]}これは、入射光の偏光面が分子振動の主配向面と一致する場合に、四光波混合プロセスがより効率的になる ためである。

RP-CARSは、偏光依存の選択規則を利用して、調査対象の化学結合の局所的な微視的配向を検出します。RP-CARSを用いることで、選択された分子結合の配向異方性の程度を可視化し、それらの平均配向方向を検出することが可能です。^{[ 3 ]} これは、回転波長板を用いて入射光の偏光面の向きを連続的に回転させ、各画像ピクセルについてCARS信号強度の配向依存性を順次解析することで実現できます。これにより、各ピクセルについて、対象となる分子結合の平均配向面と、点像分布関数ボリュームにおけるこの空間異方性の程度を測定することができます。^{[ 4 ]}

この技術の生物医学的応用としては、ミエリンと脊髄症の研究が挙げられます。ミエリンは高度に秩序だった構造で、脂質に富んだ高密度に圧縮されたリン脂質二重層が円筒形の軸索の周りにらせん状に巻き付いています。リン脂質分子の線状アシル鎖は、ミエリン表面に対して垂直な方向を向いています。そのため、有髄神経線維では、多数の分子結合が放射状の対称軸の周りに秩序立っています。このような強い分子異方性と方位角対称性により、RP-CARSは神経白質を調査するのに適したツールとなっています。^{[ 4 ]}

• コヒーレント反ストークスラマン分光法
• 4波混合