2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K05033
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
香川 晃徳 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (70533701)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 動的核偏極 / 核磁気共鳴 / 電子スピン共鳴 / 三重項状態 / 光励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般的な動的核偏極は、NMRやMRIの感度を飛躍的に増大させることが可能であるが、大きな電子スピン偏極を得るために4.2K以下の極低温や高磁場環境が必要となっている。我々は温度や磁場に依存せず大きな電子スピン偏極を持った光励起三重項電子を用いる動的核偏極（トリプレットDNP）の研究を行っている。本研究では、トリプレットDNPに適した三重項状態を持つ水溶性の新規な分子探索を行うことで、トリプレットDNPの汎用性向上を目指している。
本年度は、パルス電子スピン共鳴(ESR)装置を開発し、光励起で生成された三重項電子スピンの評価法の確立を行った。三重項状態は、(a)電子スピン偏極、(b)ゼロ磁場分裂定数、(c)減衰時間、(d)スピン格子緩和時間のパラメータを実験から測定する必要がある。ESRスペクトルの粉末パターンからMatlabのEasy Spinパッケージを用いて(a)、(b)を決定した。その粉末パターンの中から分子の主軸系が外部磁場と平行となるな6つの静磁場強度で、パルスESR実験を行った。光励起後の電子スピン操作の間隔を変えながら測定することで、ESR信号の減衰情報を得た。3準位の(c)、(d)のパラメータ数は9つあるため、様々な静磁場強度で実験を行う必要がある。その実験結果を解析するために遺伝的アルゴリズムのプログラムを作成し、実験結果をフィッティングすることで(c)、(d)の値を得ることに成功した。それらの結果から、十分な精度でパラメータを決定できることが分かった。また温度を150Kから300Kまでのそれらの温度依存性を測定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
三重項状態生成のために用いているレーザの故障により、当初の計画に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度は、トリプレットDNPでよく用いられているペンタセン分子を用いて電子スピン特性評価の確立を行った。本年度は、その確立した特性評価法を用いて、水溶性の三重項電子スピンの特性を測定し、トリプレットDNPに適した新規な分子探索を行う。トリプレットDNPでは、電子スピン偏極は高く、スピン格子緩和時間は長いものが望まれる。三重項から基底状態への減衰時間は10-100マイクロ秒程度が適している。ローズベンガル等の分子について、それらの特性を測定する。また前年度と同様に温度依存性についても測定を行う。それらにラジカル分子を少量加えた試料を作製し、ESR信号強度の変化や、吸光光度計を用いた吸収量の変化から光励起による分子の安定性を評価する。
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