| 研究課題/領域番号 |
22KF0291
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| 補助金の研究課題番号 |
21F50330 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
楊井 伸浩 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90649740)
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| 研究分担者 |
SINGH BALJEET 九州大学, 工学研究院, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2021年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
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| キーワード | 光物性 / 光励起三重項 / 超核偏極 / 動的核偏極 / NMR / ナノ多孔体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核磁気共鳴を用いた分析手法は医療診断や生命科学研究において重要な役割を果たしているが、感度が極めて低いことが課題とされている。室温で核磁気共鳴の感度を向上させうる手法の一つに光励起三重項を用いた動的核偏極（triplet-DNP）がある。本研究では、triplet-DNPをナノ多孔性材料中にて実現し、その核偏極をゲスト分子に移行することで、多様な生体分子を高感度化することに挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
核磁気共鳴（NMR）と磁気共鳴イメージング（MRI）は、現代の化学、生物、材料研究において、さまざまな現象や変化を調べるための重要な手法である。しかし、常温では核スピンの偏極率が小さいため、感度が低いという問題がある。光励起三重項の電子スピン偏極を利用したDNP（トリプレットDNP）は、従来法よりもはるかに高い温度で核偏極を達成でき、より汎用性の高い手法となりうる。しかしこれまでのトリプレットDNPを適用できる材料は主に高結晶性材料に限られてきており、多孔質シリカや金属酸化物を用いたターゲット分子のDNPは検討されてこなかった。そこで本研究ではトリプレットDNPの偏極ターゲットの拡大を目指し、多孔質シリカとアルミナをナノ多孔質のホスト材料として用いたトリプレットDNP法の開発について検討を行った。
多孔性シリカとアルミナの細孔サイズや細孔容積を窒素ガス吸着測定により評価し、数nm程度の細孔サイズを有することを確認した。偏極源としてイオン性のポルフィリン誘導体やペンタセン誘導体を用い、多孔性アルミナ担体上に凝集させることなく吸着できたことを吸収スペクトルにより確認した。時間分解ESRスペクトル測定によりトリプレットに典型的なスペクトルパターンを観測し、ナノ多孔性アルミナの表面上において高度に偏極したトリプレットの生成に成功した。
トリプレットDNPに用いるためにはプロトンのスピン格子緩和時間が十分に長い必要がある。そこでナノ多孔性のアルミナやシリカのプロトンのスピン格子緩和時間をNMR測定により評価したところ、数秒程度と非常に短く、トリプレットDNPに用いることが困難であることが分かった。そこでシリカやアルミナの表面を重水素化する処理を施すことで、プロトンのスピン格子緩和時間を数十秒以上にまで大幅に伸ばすことに成功した。
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