2020 Fiscal Year Research-status Report
マイクロ波とラジオ波を用いたスピン化学の手法による選択的同位体濃縮
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20K20557
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
若狭 雅信 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40202410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢後 友暁 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30451735)
吉田 陽一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50210729)
神戸 正雄 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60705094)
前田 公憲 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70229300)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 同位体濃縮 / スピン化学 / パルスマイクロ波 / パルスラジオ波 / 磁場効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の質量数の差を用いた同位体濃縮とは原理が全く異なる，我々が開発した磁場を用いた同位体濃縮法をさらに発展させ，磁場とマイクロ波 およびラジオ波を用いた新しい同位体濃縮法を開発することを目的としている。具体的には，既存の電子スピン共鳴装置を改良し，任意波形信号発生器(Arbitrary Waveform Generator (AWG))からのラジオ波(RF)を試料に照射できようにする。磁場中でラジカル対に共鳴するパルスマイクロ波と選択的スピン 緩和 (励起) させたい核スピンにAWG-RFを照射し，特定の同位体を含むラジカル対の三重項状態を一重項状態に変化させて生成物に導き，選択的同位体濃縮を実現する。
装置開発の観点からは，2020年度は，本研究の目的に即したAWGの選定，発注，納品，動作チェックを行った。同位体濃縮の評価の観点からは，加速器質量分析による生成物の同位体比測定を計画しており，2020年度は使用可能な装置の調査を行った。さらに，部分的最適化理論によるスピン緩和の理論考察の観点からは，部分的最適化理論計算を用いて，RF照射によるスピン緩和の制御方針を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ感染症の影響で装置の発注，契約，納品の遅れおよび研究分担者（大阪大学）が所属する研究機関への出張の禁止等により当初計画に影響があり，(1) AWG-RF照射パルスESR装置の開発，(2) 加速器質量分析による生成物の同位体濃縮率の評価，(3) 部分的最適化理論によるスピン緩和の理論考察に関していずれもやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度
(1) AWG-RF照射パルスESR装置の開発：2020年度に導入した任意波形信号発生器 (AWG)を，既存のパルスESRに組み込む。
(2) 加速器質量分析による生成物の同位体濃縮率の評価：2020年度に調査した，使用可能な装置を用いた同位体比測定の精度を標準物質（C13濃縮ベンゾフェノンなど）を用いて検討する。
(3) 芳香族カルボニル化合物を用いた光化学反応による同位体濃縮：いくつかの新しい反応について，開発したAWG-RF照射パルスESR装置を用いて，マイクロ波とラジオ波を照射し，その効果を明らかにする。
(4) 特異なナノ反応場を用いた反応ダイナミクスの制御：イオン液体，およびメソポーラスシリカMCM-41の特異なナノ反応場（ケージとして働くが内部粘性が低い(～数cP)）を利用した反応系に対しても，マイクロ波とラジオ波の効果を検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症のため，（１）研究分担者間の出張による共同研究が実施できなかったこと，および（２）それに伴い研究用消耗品の使用が減少したことが主な理由。2021年度は研究分担者間の共同研究を可能な限り実施する。
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