| 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 | レーザー衝撃波 / 原子間結合 / アミノ酸 / レーザー誘起衝撃波 / 化学結合 / ヘミアセタール / 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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| 研究成果の概要 |
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た。メタノールを試料とした場合、炭素と酸素との結合による新たな分子生成を確認した。その主成分であ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。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。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、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。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、衝撃波の高い圧力によって分子間距離が縮まり、それらの原子同士が結合して新たな分子が生成される過程が、炭素だけでなく、酸素や窒素でも生じることを明らかにした。また、この過程では、出発分子のほとんどの部分が新たな分子に受け継がれるため、より大きな分子が生成される。従って、この高圧による分子生成過程は、隕石の衝突や惑星の形成過程でもアミノ酸を含む生体構成分子が生成され得ることを示唆しており、生命の起源の解明に新たな糸口を開くものと期待される。
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