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光励起三重項状態による超高感度NMRの汎用化

研究課題

研究課題/領域番号 18K05033
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

香川 晃徳  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (70533701)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード動的核偏極 / 核磁気共鳴 / 電子スピン共鳴 / 光励起三重項状態 / 三重項状態 / 光励起
研究成果の概要

光励起三重項状態にある電子スピンを用いた動的核偏極(トリプレットDNP)のNMR応用へ向けた汎用化の研究を行った。電子スピン分光計開発を行い、その電子スピン特性の評価を可能にした。また高磁場、高均一磁場中での測定が可能な、液体NMRプローブを作製し、トリプレットDNPが化学分析応用へ用いれることを示した。新規な試料作製法である共晶を用いたトリプレットDNPに実現し、高偏極化可能な分子種を増やすことに成功した。液体窒素温度程度で実験が行える系を構築し、汎用化を目指して新たな高偏極源となる分子としてローズベンガルを用いて実験を行ったが、電子スピン信号の測定には至らなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

核磁気共鳴は、原子核のもつミクロな磁石の性質を利用し物質内部の情報を非破壊、非侵襲で測定できる有力な分光法である。応用幅も広く、化学解析、MRI、創薬、食料など多岐にわたっている。その最大の欠点である低感度を改善する手法が動的核偏極であり、その中でも光励起三重項状態を用いれば極低温、高磁場を必要としない動的核偏極が実現でき、安価な装置でのNMR応用が期待できる。本研究では、光励起三重項状態を用いた動的核偏極における装置開発、試料作製法、分子探索を行いNMR応用への汎用化を行った。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High-field NMR with dissolution triplet-DNP2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kagawa, Koichiro Miyanishi, Naoki Ichijo, Makoto Negoro, Yushi Nakamura, Hideo Enozawa, Tsuyoshi Murata, Yasushi Morita, Masahiro Kitagawa
    • 雑誌名

      Journal of Magnetic Resonance

      巻: 309 ページ: 106623-106623

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2019.106623

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Nuclear Polarization using Photoexcited Triplet Electron Spins in Eutectic Mixtures2018

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kagawa, Makoto Negoro, Ryohei Ohba, Naoki Ichijo, Kota Takamine, Yushi Nakamura, Tsuyoshi Murata, Yasushi Morita, and Masahiro Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 122 号: 50 ページ: 9670-9675

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.8b09934

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] DNP using photo-excited triplet electron spins2021

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kagawa
    • 学会等名
      Intercontinental Magnetic Resonance Conference on Methods and Applications ICONS-Discussions
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核スピンの高偏極化とその応用2020

    • 著者名/発表者名
      香川晃徳
    • 学会等名
      186委員会第35回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トリプレットDNPによる高感度NMR2019

    • 著者名/発表者名
      香川 晃徳・根来 誠・一条 直規・宮西 考一郎・大庭 椋平・北川 勝浩・江野澤 英穂・中村 祐士・村田 剛志・森田 靖
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高磁場における溶解トリプレットDNP実験2019

    • 著者名/発表者名
      宮西孝一郎, 一条直規, 本山誠, 香川晃徳, 根来誠, 中村祐士, 江野澤英穂, 村田剛志, 森 田靖, 北川勝浩
    • 学会等名
      第58回NMR討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Instrumentation for room-temperature hyperpolarization NMR2019

    • 著者名/発表者名
      A. Kagawa, K. Miyanishi, N. Ichijo, M. Negoro, H. Enozawa, T. Murata, Y. Morita, M. Kitagawa
    • 学会等名
      日米欧量子科学技術国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] トリプレットDNPに基づく高感度生体NMR/MRIのための核スピンセンサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      江野澤英穂、中村祐士、一条直規、根来 誠、香川晃徳、北川勝浩、村田剛志、森田靖
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間分解ESRによる多結晶中のペンタセンの光励起三重項状態のホスト分子、磁場依存性の研究2018

    • 著者名/発表者名
      鷹峰洸太、一条直規、根来誠、香川晃徳、北川勝浩
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] トリプレットDNPによる超高感度NMR/MRI2018

    • 著者名/発表者名
      香川晃徳
    • 学会等名
      新世代研究所水和ナノ構造研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光励起三重項状態を用いた動的核偏極による安息香酸との混合物の高偏極化2018

    • 著者名/発表者名
      大庭椋平、香川晃徳、根来誠、一条直規、北川勝浩、中村祐士、江野澤英穂、長田幸司、村田剛志、森田靖
    • 学会等名
      第64回 固体NMR・材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Room temperature hyperpolarization of equal mixtures of benzoic acid and other aromatic carboxylic acid2018

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kagawa, Makoto Negoro, Ryohei Ohba, Yushi Nakamura, Hideo Enozawa, Koji Osada, Tsuyoshi Murata, Yasushi Morita, Masahiro Kitagawa
    • 学会等名
      Hyp18
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.qc.ee.es.osaka-u.ac.jp/research_init_e.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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