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

• 批准号: 16J01871
• 负责人: 高橋 広奈
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01871/
• 关键词: 動的スピン分極; 一重項酸素; ラジカル; 消光過程; 電子スピン共鳴; 動的スピン分極; 一重項酸素; ラジカル; 消光過程; 電子スピン共鳴

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.

我的目的是使用动态自旋极化来定量确定单线氧浓度的新方法，该动态自旋极化发生在单线氧淬灭时发生在自由基上。今年，第一年，我们量化了由自由基对各种自由基的单线氧引起的动态自旋极化的大小。结果表明，动态自旋极化的大小与单线氧的淬火速率常数之间存在负相关。基于自由基和动态自旋极化的理论基于单线氧降低机制讨论了这种负相关。我们得出的结论是，在淬灭速率常数和单线氧的自由基中产生的动态自旋极化很小，当淬火速率常数较小时，会发生动态自旋极化，而当自由基和单线氧足够接近彼此时，就会发生动态自旋极化。阐明淬火机制和动态自旋极化机制在利用生成的动态自旋极化的检测方法的开发中很重要。为了证明由于产生的动态自旋极化而引起的EPR信号增强的实用性，我们试图测量光聚合反应的初始过程。在光解产生的自由基中，动态自旋极化增强了EPR信号，使直接观察短寿命物种的EPR变得更加容易。自由基对单体的添加反应的机理被阐明并测量速率常数。此外，使用量子化学计算估计的能量讨论了测得的反应速率常数。可以使用各种自由关系组合来测量反应速率常数，而直接观察自由基是使用动态自旋极化测量的优势。这项研究证明了使用动态自旋极化的EPR测量的有用性。在日本和国外的学术会议上，有七个关于上述研究内容的演讲。他还获得了三项奖项，包括分子科学学会的卓越海报奖（第十个分子科学讨论）。该论文还发表在《英文杂志》分子物理学上。