| 研究課題/領域番号 |
19J21421
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
藤原 才也 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 三重項電子 / 動的核偏極（DNP） / 金属有機構造体（MOF） / 核磁気共鳴（NMR） / 磁気共鳴イメージング（MRI） |
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| 研究開始時の研究の概要 |
triplet-DNPは、特定の有機分子を光励起し、項間交差により三重項電子に出現するスピンの偏極（向きの偏り）を核スピンへと移行することで、NMRやMRIの感度を室温で飛躍的に向上させる技術である。しかしその研究は、未だ有機結晶やガラス等の基礎的な媒体の高核偏極化に止まっており、媒体から観測したい分子への偏極移行に関しては、ごく数例しか報告が為されていない。本研究では、triplet-DNPを多孔質材料である有機金属錯体（MOF）へと新たに展開し、MRI 技術と結びつける。構成分子から内部空間の機能や性質を自在に設計可能なMOFを用い、核偏極の貯蔵と移行、そして高感度MRIへの応用を目指す。
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| 研究実績の概要 |
有機分子の光励起三重項電子を用いた動的核偏極法（triplet-DNP）は、温度や磁場によらず項間交差によって生成する電子スピン偏極を核へと移行する手法であり、近年その応用が期待され始めている。
しかし従来のtriplet-DNPは、密な有機結晶に偏極源分子をドープした系が主流であり、得られた核偏極を他の分子に移行し、取り出してプローブとして利用するといった研究は為されておらず、その応用は偏極中性子標的など物理学の分野に留まっていた。そこで筆者らはこれまでに、硬い結晶構造と様々な分子を収容可能な細孔とを併せ持つ金属有機構造体（MOF）を新たにtriplet-DNPに応用することを検討してきた。
本年度は、MOFとその細孔内部に偏極源分子・標的分子を導入した複合体について、作製条件および実験系の最適化を行い、triplet-DNPによる1H核の高偏極化と、続く交差分極による標的分子の19F核の高偏極化について検討を行った。昨年度合成されたMOFは、MOF孔内に配位子分子を残存させなければ1H核の緩和時間が短く偏極源分子・標的分子導入後のtriplet-DNPにおいて1H核の高偏極化が見られないという問題があり、これにより標的分子の導入量が制限され交差分極の実験が困難であった。そこで配位子を重水素化し、MOF中に含まれる1H核の量を調整したところ、triplet-DNPによる1H核の高偏極化が観測され、かつ19F核の観測を行う上で十分量の標的ゲスト分子が導入された複合体の作製に成功した。この得られたMOF複合体についてtriplet-DNPと交差分極による偏極以移行を行ったところ、最終的に標的分子由来の19F-NMR信号を約30倍増感することに成功し、室温付近で多孔性材料を用いたゲスト分子の高偏極化を初めて達成することができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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