動的スピン分極によるEPR感度向上を利用した一重項酸素濃度の新規定量法

一种通过动态自旋极化提高 EPR 灵敏度来量化单线态氧浓度的新方法

基本信息

  • 批准号:
    16J01871
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2016-04-22 至 2018-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

私は一重項酸素消光でラジカル上に生じる動的スピン分極を利用した新規の一重項酸素濃度の定量法の開発を目指した.1年目である本年度はラジカルの一重項酸素消光で生じる動的スピン分極の大きさを様々なラジカルについて定量した.その結果,動的スピン分極の大きさと一重項酸素の消光速度定数の間に,負の相関があることが分かった.この負の相関について,ラジカルによる一重項酸素消光メカニズムと動的スピン分極発生理論に基づいて議論した.消光速度定数が大きく一重項酸素のラジカルによる消光が遠距離で起こるラジカルでは発生する動的スピン分極が小さく,消光速度定数が小さくラジカルと一重項酸素が十分に近づいた際に消光が起こるラジカルでは動的スピン分極が大きくなると結論した.このような消光メカニズムや動的スピン分極発生機構を明確にすることは,発生した動的スピン分極を利用した検出法の開発において重要である.発生する動的スピン分極によるEPR信号増強の有用性を示すため,光重合反応初期過程の計測に挑んだ.光分解で生じたラジカルでは動的スピン分極により EPR信号が増強され,短寿命種のEPRによる直接的な観測が容易になる.ラジカルのモノマーへの付加反応機構の解明や,速度定数の測定を行った.また,測定した反応速度定数を量子化学計算によって見積もったエネルギーより議論した.様々なラジカル - モノマーの組み合わせで反応速度定数をラジカルを直接観測しながら測定できたことは,動的スピン分極による測定の利点である.この研究により動的スピン分極を利用したEPR測定の有用性を示した.上記の研究内容については国内外の学会で計7件の発表がある.また,分子科学会優秀ポスター賞(第10回分子科学討論会)など計3件の受賞がある.また,英文論文誌Molecular Physicsに論文が掲載された.
我的目标是开发一种新方法,利用单线态氧猝灭导致的自由基上发生的动态自旋极化来量化单线态氧浓度。今年,第一年,我们量化了各种自由基因自由基单线态氧猝灭而引起的动态自旋极化的大小。结果发现,动态自旋极化的大小与单线态氧的猝灭速率常数之间存在负相关。基于自由基的单线态氧猝灭机制和动态自旋极化产生理论讨论了这种负相关性。对于淬灭速率常数较大的自由基和单线态氧自由基在长距离上的淬灭,产生的动态自旋极化较小,而对于淬灭速率常数较小的自由基,当自由基和单线态氧足够接近时会发生淬灭。得出的结论是动态自旋极化增加。阐明猝灭机制和动态自旋极化产生机制对于开发利用所产生的动态自旋极化的检测方法非常重要。为了证明由于产生的动态自旋极化而增强 EPR 信号的有用性,我们尝试测量光聚合反应的初始过程。由于动态自旋极化,光解产生的自由基增强了 EPR 信号,使得通过 EPR 直接观察短寿命物质变得更加容易。我们阐明了自由基与单体的加成反应机理并测量了速率常数。我们还讨论了基于量子化学计算估计的能量测量的反应速率常数。使用动态自旋极化进行测量的一个优点是,我们能够在直接观察自由基的同时测量各种自由基-单体组合的反应速率常数。这项研究证明了使用动态自旋极化进行 EPR 测量的有用性。上述研究在国内外学术会议上共作7次报告。此外,他还获得了分子科学学会优秀墙报奖(第十届分子科学研讨会)等三项奖项。一篇论文也发表在英文杂志《分子物理学》上。

项目成果

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专利数量(0)
Rate constant measurements for initial addition reactions of radicals at the propagation step of photo-polymerization as studied by pulsed EPR spectroscopy
通过脉冲 EPR 光谱研究光聚合传播步骤中自由基初始加成反应的速率常数测量
  • DOI:
    10.1002/poc.3566
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Yusuke Miyaka;Yutaka Marushima;Hirona Takahashi;Nobuyuki Akai;Kazuhiko Shibuya and Akio Kawai
  • 通讯作者:
    Kazuhiko Shibuya and Akio Kawai
一重項酸素の安定ラジカルによる消光メカニズムと動的スピン分極
稳定自由基和动态自旋极化的单线态氧猝灭机制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yoshiya Sekiguchi;Kazuya Arashiba;Hiromasa Tanaka;Aya Eizawa;Kazunari Nakajima;Kazunari Yoshizawa;and Yoshiaki Nishibayashi;高橋広奈,田村俊紘,加藤舞,Valery Khramtsov,河合明雄
  • 通讯作者:
    高橋広奈,田村俊紘,加藤舞,Valery Khramtsov,河合明雄
Dynamic Electron Polarization Created by the Interaction between Singlet Oxygen and Trityl Radical
单线态氧与三苯甲基自由基相互作用产生动态电子极化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hirona Takahashi;Toshihiro Tamura;Mai Kato;Valery Khramtsov and Akio Kawai
  • 通讯作者:
    Valery Khramtsov and Akio Kawai
Electron Spin Polarization Generated by Quenching of Singlet Oxygen by Trityl Radical
三苯甲基自由基淬灭单线态氧产生的电子自旋极化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hirona Takahashi;Kenta Hagiwara and Akio Kawai;Hirona Takahashi
  • 通讯作者:
    Hirona Takahashi
O2(1Δg) quenching dynamics by free radicals and its detection utilizing electron spin polarization enhanced EPR
自由基对 O2(1Δg) 的猝灭动力学及其利用电子自旋极化增强 EPR 的检测
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hirona Takahashi;Toshihiro Tamura;Mai Kato;Valery Khramtsov and Akio Kawai
  • 通讯作者:
    Valery Khramtsov and Akio Kawai
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    $ 0.83万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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