トンネル反応は磁場で制御できるか

• Project/Area Number: 16655004
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 尾関 寿美男 信州大学, 理学部, 教授 (60152493)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤尾 克彦 信州大学, 理学部, 講師 (60238540) ; 飯山 拓 信州大学, 理学部, 助手 (30313828)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2005: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2004: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 水素 / 脂質膜 / トンネル反応 / シクロヘキセン / 磁場 / トンネル効果 / 電子移動 / 自己組織化膜 / 活性炭素繊維 / フラーレン / サイクリックボルタモグラム / カーボンナノチューブ

Research Abstract

典型的なトンネル反応である低温での水素分子とシクロヘキセン反応を水素吸蔵合金上で行った。前年度に製作したクライオスタット温度制御真空システムを質量分析器と接続し,トンネル反応生成物の同定と圧力低下を追跡した。偽一次速度式を適用して解析し速度定数を求めたところ,低温でも速度定数が変化せず,この反応がトンネル反応であることが分かった。この反応を磁場を印加して行ったところ,顕著に速度定数が小さくなり,水素トンネル反応が磁場によって抑制されることを世界で初めて実証した。
電極上での脂質膜を介してのトンネル電子移動のための磁場印加システムを用いて,陽イオン性脂質膜を電極上に自己組織的にあるいは電位掃引によって安定に形成する方法を確立した。また,チオレート脂質膜を金電極上に事故組織化させ,その上にイオン結合によってフェロセン脂質膜を重層し,レドックス脂質膜-自己組織化膜-電極反応系を構築した。サイクリックボルタモグラムのピーク間電位は自己組織化膜の膜厚(炭化水素鎖長)に依存し,電子移動がトンネル過程であることがわかった。この系に磁場を膜面に垂直になるように印加したところ,ピーク間電位が小さくなり,膜厚が薄くなったことが示唆された。これを脂質膜の磁場配向によるものと解釈した。