極限環境の化学反応・化学プロセスを解明するには、
・反応場中に存在する分子を識別する化学種識別計測、
・短時間に起きる化学反応を追跡できる時間分解計測、
・微小反応場に存在する化学種を選択的に測定できる空間分解計測が必要になります。

由井研では「振動分光法」「レーザー分光法」「顕微分光法」といった技術を融合することで、極限環境に迫っていきます。

　赤外分光やラマン散乱分光などの振動分光計測は分子種の識別を行えるだけでなく、分子の微視的環境の変化、分子間相互作用の強さの変化も鋭敏に検出することができます。振動分光法を導入することで、化学反応の進行や、分子の集合様式の変化を計測することが可能になります。由井研では、材料表面の分析には偏光変調技術と組み合わせた赤外吸収分光法を、生体系試料など水中の試料にはラマン散乱分光法を用いるなど、対象の性状に応じて使い分けています。

　極短時間しか光らないパルスレーザーを用いることで、一瞬の間に生じる化学反応のリアルタイム計測が可能になります。当研究室では、フェムト秒～ナノ秒の各種パルスレーザーを用いることで、マイクロ(10^-6)～ピコ(10^-12)秒でおこる水溶液中プラズマ等の反応場中での化学反応や材料合成反応の追跡に応用しています。

　光学顕微鏡や走査プローブ顕微鏡といった顕微技術と分光技術を融合することで、マイクロ～ナノメートルスケールの空間分解能を有する分光計測が可能になります。顕微分光により、タンパク質や脂質、細胞、氷等の集合体ひとつからの分子情報を得たり、表界面に存在する分子の化学状態・結合状態を検出することができます。