| 研究課題/領域番号 |
22K18980
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐藤 俊一 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30162431)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | レーザー誘起衝撃波 / 化学結合 / アミノ酸 / ヘミアセタール / レーザー衝撃波 / 分子合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、100万気圧を超える超高圧を生み出すレーザー衝撃波を利用して、地球上では起ることが稀有な極限的な反応場を実験室内で実現し、既存の化学反応プロセスを遥かに凌駕する広大な分子探索空間を達成できる新しい分子合成プロセス開発を目的とする。レーザー衝撃波を用いた分子合成の探索空間の拡大によって、結合元素の種類やその位置が限定された従来型の選択的な化学反応では見逃されてきたような分子を合成し、その未開拓な特性の発掘と応用に繋げる。
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| 研究実績の概要 |
レーザー衝撃波により液体中の分子同士を機械的に結合する方法の対象原子を増やすことにより、新しい分子合成方法の適用空間の拡大を図ることを目指している。アルカンで実証した炭素-炭素結合によるダイマー生成に加え、メタノールを対象として、同様の実験を行い、生成する分子をガスクロマトグラムー質量スペクトル分析によって同定し、炭素と酸素との結合により新たな分子が生成することを確認した。さらに、主な生成分子と考えられるメトキシメタノールを蒸留によって濃縮し、液体状態での赤外吸収スペクトルの取得に成功した。これは、既に知られている気体状のメトキシメタノールによく類似しており、得られた赤外吸収スペクトルが、メトキシメタノールに近い分子構造を持つメタノールおよびジメチルエーテルのスペクトルとの類似性から、スペクトルに現れる吸収ピークの帰属を検討した。エタノールに対しても炭素-酸素結合による分子生成を確認した。特に、測定例の少ないヘミアセタールが液体状で安定に存在することを確認した。メタノールとエタノールの混合液からは、４種類のヘミアセタールの生成を確認した。さらに、窒素を含むアミンに対する実験を進め、原子間の結合による分子生成を確認した。アミンとギ酸との混合液では、予測通りアミノ酸（グリシンとアラニン）の生成を確認できた。この成果は、超高圧によるアミノ酸合成を実証したもので、宇宙ないし地球上でのアミノ酸合成の可能性を示唆するものと考えられる。
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