カイラル性分子の光励起と散乱機構

手性分子的光激发和散射机制

基本信息

批准号：
02402011
负责人：
蟻川達男
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至 1991
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、カイラル分子の光励起と散乱機構を詳細、且つ系統的に調べることにより、原始地球上で生体カイラル分子がどのように形成されていくのか、その原子素過程を探り、なぜ生体分子ではLアミノ酸のみに極端なカイラリティの偏りが起ったか、化学進化解明の糸口を探ることを最終目標に行なはれた。そのために必要な以下に述べる三つの新しい実験技術の開発を行った。(1)パ-フェクトロンの改造:この装置は本研究の中心装置であり、報告者の考案による。分析器としては無収差で、しかも世界最高の明るさを持つ分子線散乱装置であり、イオン・トラップとしての性能も備えている。今回は、生体分子の化学進化数億年のシミュレ-ションを行うための新しいバイオリアクタ-として改造し、蓄積時間を長くするなどの技術開発を行なった。また、リアクタ-にアミノ酸ビ-ムを入射するための超音速パルス・ノズル源を開発し、パルス内における位置によるマッハ数の分布などを詳しく測定した。(2)画像粒子分光器の開発:カイラル分子のフォトリシスを行なう場合、光分解したフラグメントの内部量子状態に対応させて、それらの速度分布や角度分布などを短時間内に精度よく測定しなくたはならない。本粒子分光器の開発によりそれらの測定が全て実現可能となった。また、この技術開発に関連して、超単色水素原子線による固体表面における回析実験も可能となり、固体表面での光学活性の偏りの起源を調べる配向実験も著しく有利となった。(3)低速陽電子蓄積装置の開発:カイラル分子内における軌道電子のヘリシティは0にはならず、LとDとで僅かに符号の差をもつため、偏極陽電子を照射するとポジトロニウム生成に差を生ずる。本蓄積装置をパ-フェクトロンに設置して、陽電子ラジオリシスも実現可能となった。

本研究旨在通过详细、系统地研究手性分子的光学激发和散射机制，探索原始地球上生物手性分子如何形成的原子过程，并了解生物分子为何如此。本研究的最终目标是发现阐明化学进化的线索，极端手性偏差是否只发生在 L-氨基酸中。为此，我们开发了下述三种新的实验技术。（1）Perfectron的改造：该装置是本研究的核心装置，由记者发明。作为分析仪，它没有像差，是世界上最亮的分子束散射装置，同时还具有离子阱的性能。这次，我们将其改造为新型生物反应器，模拟生物分子数亿年的化学演化过程，并开发了延长储存时间等技术。我们还开发了一种超音速脉冲喷嘴源，用于将氨基酸束注入反应器，并根据脉冲内的位置对马赫数分布进行了详细测量。（2）成像粒子光谱仪的发展：在进行手性分子光解时，需要在短时间内精确测量光解碎片的速度分布、角分布等，对应于碎片的内部量子态。一定不是。这种粒子光谱仪的发展使所有这些测量成为可能。另外，随着该技术的发展，使用超单色氢原子束在固体表面上进行衍射实验已经成为可能，并且对于研究固体表面上旋光性偏差的起源的取向实验变得极其有利。 (3)慢速正电子存储装置的开发：手性分子中轨道电子的螺旋度不会变为0，并且L和D之间的符号略有不同，因此用极化正电子照射会导致正电子产生的差异。。通过在 Perfectron 中安装该存储装置，正电子辐射分解成为可能。