水分散複合材料の機能発現環中でのスピンコントラスト変調中性子散乱法の開発

水分散复合材料功能环中自旋衬度调制中子散射方法的研究进展

基本信息

批准号：
22KJ3146
负责人：
三浦大輔
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3146/
关键词：
室温核スピン偏極スピンコントラスト中性子散乱

项目摘要

本年度は土壌試料の室温核偏極実現の足がかりに、新偏極源の探索と核偏極度の高偏極化を目的に研究に取り組んだ。これまでの室温核偏極法では偏極できる物資と、偏極源の選択性はほとんどなかった。本研究の最終目的である土壌試料や、室温核偏極中性子散乱法の開発において、対象となる試料は多岐にわたる。そこで、本年は偏極対象となる試料に選択性をもたせることを目的に、新たな偏極源の探索に取り組んだ。偏極源には、レーザー照射で励起された三重項電子の寿命が数百マイクロ秒以上であることが求められる。これは三重項電子スピン偏極を核スピンに十分に移すために必要な時間スケールである。また一般的なレーザー光の波長で三重項電子が生成できること、試料に添加するため、溶媒への溶解度も求められる。様々な試料を電子スピン密度や重原子効果などの観点に着目しすることで、候補となりうる分子骨格とその分子を絞ることができた。それらの分子を赤外線による励起波長や、ESRにより三重項電子生成とその寿命を確認し、条件を満たす物質を見つけることができた。しかしながら、従来の偏極源と比べると三重項電子の寿命が短く、核スピンに偏極を移す効率が悪い。試料の偏極を実現するにはさらなる研究が必要である。上記と同時に核偏極度の高度化を目的に研究に取り組んだ。こちらの研究では、偏極源は従来と同じ物質を採用した。偏極する物質を格子スピン緩和時間が長い物質とすることで核スピン偏極の高偏極度化が期待される。対象とする物質の候補を見つけたが、試料の精製や試料調製法に取り組んでいる最中である。

今年，我们进行了旨在寻找新的极化源并提高核极化水平的研究，作为在土壤样品中实现室温核极化的垫脚石。以往的室温核极化方法对可极化材料和极化源的选择性很小。样品种类繁多，针对土壤样品和室温核极化中子散射方法的开发，这是本研究的最终目标。因此，今年我们致力于寻找一种新的偏振源，旨在赋予待偏振样品选择性。偏振源被激光照射激发的三重态电子的寿命要求为数百微秒以上。这是将三重态电子自旋极化充分转移到核自旋所需的时间尺度。此外，它必须能够在典型激光束的波长下产生三重态电子，并且因为它将被添加到样品中，所以它还必须在溶剂中具有溶解度。通过从电子自旋密度和重原子效应等角度关注各种样品，他们能够缩小可能成为候选的分子骨架和分子的范围。通过使用红外激发波长和 ESR 确认这些分子的三重态电子产生和寿命，我们能够找到满足条件的物质。然而，与传统的极化源相比，三重态电子的寿命较短，并且将极化转移到核自旋的效率较低。需要进一步的研究来实现样品极化。如上所述，他同时从事旨在提高核极化程度的研究。在本研究中，使用与之前相同的材料作为偏振源。通过使用具有长晶格自旋弛豫时间的极化物质，预计核自旋极化将变得高度极化。我们已经找到了候选物质，但目前正在研究样品纯化和样品制备方法。