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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

研究課題

研究課題/領域番号 16J01871
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

高橋 広奈  東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード動的スピン分極 / 一重項酸素 / ラジカル / 消光過程 / 電子スピン共鳴
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Pulsed EPR measurements on reaction rate constants for addition of photo-generated radicals to double bonds of diethyl fumarate and diethyl maleate2016

    • 著者名/発表者名
      Hirona Takahashi, Kenta Hagiwara and Akio Kawai
    • 雑誌名

      Molecular Physics

      巻: 114 号: 21 ページ: 3093-3103

    • DOI

      10.1080/00268976.2016.1215565

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rate constant measurements for initial addition reactions of radicals at the propagation step of photo-polymerization as studied by pulsed EPR spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Miyaka, Yutaka Marushima, Hirona Takahashi, Nobuyuki Akai, Kazuhiko Shibuya and Akio Kawai
    • 雑誌名

      Journal of Physical Organic Chemistry

      巻: 29 号: 9 ページ: 468-475

    • DOI

      10.1002/poc.3566

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 一重項酸素の安定ラジカルによる消光メカニズムと動的スピン分極2016

    • 著者名/発表者名
      高橋広奈,田村俊紘,加藤舞,Valery Khramtsov,河合明雄
    • 学会等名
      第55回電子スピンサイエンス学会年会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] パルスEPR法を用いた二重結合へのラジカル付加反応速度定数の決定と活性化エネルギーの理論的考察2016

    • 著者名/発表者名
      高橋広奈,萩原健太,河合明雄
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] O2(1Δg) quenching dynamics by free radicals and its detection utilizing electron spin polarization enhanced EPR2016

    • 著者名/発表者名
      Hirona Takahashi, Toshihiro Tamura, Mai Kato, Valery Khramtsov and Akio Kawai
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Electron Polarization Created by the Interaction between Singlet Oxygen and Trityl Radical2016

    • 著者名/発表者名
      Hirona Takahashi, Toshihiro Tamura, Mai Kato, Valery Khramtsov and Akio Kawai
    • 学会等名
      Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016
    • 発表場所
      Irkutsk
    • 年月日
      2016-08-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quenching Dynamics of O2(1Δg) by Trityl Radical and Generation of Dynamic Electron Spin Polarization2016

    • 著者名/発表者名
      Hirona Takahashi, Kenta Hagiwara and Akio Kawai
    • 学会等名
      the 4th Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications”
    • 発表場所
      兵庫
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Addition Rate Constants of Radicals to the Double Bond of Diethyl Fumarate and Diethyl Maleate Measured by Pulsed EPR Method and Theoretical Analysis of the Activation Energy2016

    • 著者名/発表者名
      Hirona Takahashi, Kenta Hagiwara and Akio Kawai
    • 学会等名
      2nd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 発表場所
      埼玉
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Spin Polarization Generated by Quenching of Singlet Oxygen by Trityl Radical2016

    • 著者名/発表者名
      Hirona Takahashi
    • 学会等名
      2nd KASC (Kanto Spin Chemistry) meeting
    • 発表場所
      埼玉
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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