2021 Fiscal Year Research-status Report
Search for unknown processes on molecular evolution in space: photochemical reactions induced by visible light
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21K18639
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大場 康弘 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (00507535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新家 寛正 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40768983)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン共鳴 / 光化学反応 / 可視光 / 分子進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は２種類の実験を行った。まず光学活性なアミノ酸であるアラニンに，様々な金属・鉱物の存在下，波長532nmの可視円偏光を照射して，アラニンの光学異性体組成が変化するか検証した。可視光照射ののち，アラニンを塩酸で抽出し，塩化チオニル，ブタノール，塩化ピバロイルなどの試薬を用いて化学的な処理を施した。最終的にガスクロマトグラフ質量分析計でアラニン存在量を分析した。用いた触媒としては直径10nm, 25nmの金チューブやダイヤモンド粉末，窒化炭素である。しかしいずれの条件でも可視光レーザーを最長80時間程度照射したものの，アラニンの光学異性体組成に明確な変化は見られなかった。
続いて，研究室の都合上，上記の実験で使っていた可視光レーザーシステムの使用を断念し，小型レーザーシステムを新たに構築した。そして可視光照射対象をアラニンからヘキサメチレンテトラミン（HMT)に変更した。HMT水溶液を作成し，これをサンプル基板に滴下後乾燥させ，真空チャンバー内で可視光レーザー（波長532nm or 785nm，いずれも10mW)を10日間照射した。その際，金属や鉱物ナノ粒子の存在の有無による変化の違いを検証した。触媒として窒化炭素を用いたときには光の照射によるHMTの変化は明確に検出されなかった。また，ガラス基板に蒸着した鉄ナノ粒子（直径50nm程度）上で同様の操作をおこなったものの，HMTに変化は見られなかった。一方，ガラス基板に直径20nm程度の金ナノ粒子を蒸着して，そのうえで同様の操作を行ったところ，金ナノ粒子非存在下では検出されない新たな生成物が検出された。現在その生成物の素性を解析中だが，表面プラズモン共鳴を利用した光化学反応がHMTで起きたことは間違いないだろう。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究開始が９月であったにもかかわらず，表面プラズモン共鳴の効果を実際に検出できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヘキサメチレンテトラミンをターゲットとしたときの光分解生成物の同定と，そのメカニズム解明に取り組む。金ナノ粒子を用いた反応系では期待通りに反応が進行したので，より実際の環境でも存在が期待される鉱物や金属ナノ粒子を触媒として用いたときの，表面プラズモン共鳴を利用した光化学反応の可能性を追求する。昨年度は主に波長532nmの光を用いることが多かったが，785nmなど，他の波長域の光でも検証する。
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| Causes of Carryover |
コロナ渦での研究環境の大きな変化と，研究分担者（新家）の異動（北海道大学→東北大学）により，予定通りに研究が実施できなかったため。次年度は今年度の反省を踏まえ，早めの計画遂行を心掛ける。分担者ともこの点について認識を共有している。
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Research Products
(1 results)
