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1) 時間分析EPR法によるラジカルイオン対の交換相互作用機構(電荷移動型交換相互作用)の発見
光誘起電子移動反応で生成する様々な溶媒和ラジカルイオン対の交換相互作用(J)の符号が電荷再結合自由エネルギーに依存することを初めて見出した。この結果を統一的に説明するものとして、電子移動反応理論に基づく新しい交換相互作用の機構(電荷移動型交換相互作用)を提唱した。この機構から、Jの符号、大きさについての理論を確立した。
2) 時間分解EPR法によるラジカル-三重項分子間の交換相互作用
ラジカルと励起三重項分子間の相互作用で生成する電子スピン分極に対する温度効果を観測した。ラジカル-三重項対機構による電子スピン分極生成理論を構築し、それに基づく解析から、ラジカル-三重項対のJの大きさを見積もった。励起三重項種によってJが大きく異なることを初めて見出した。Jの大きさは、ラジカル誘起三重項消光過程が電子交換反応により進む系では、電子移動反応により進む系よりも1桁以上大きく、Jは消光機構の違いにより大きく影響を受けることが分かった。これは、電荷移動型交換相互作用で見積もられるJの大きさからも支持された。
3) 磁場効果測定によるラジカル-三重項分子間の交換相互作用
ラジカルによる励起三重項消光過程に対する外部磁場効果を時間分解蛍光法や過渡吸収法により観測した。様々な励起分子および、ラジカル種において、消光過程に対する磁場効果が見出され、外部磁場による反応制御が可能であることが明らかになった。ラジカル-三重項対機構に基づき磁場効果生成理論を構築し、それによる解析から、磁場効果生成機構が初めて明らかになった。消光過程が電子交換反応により進む系では、電子移動反応により進む系よりもJが1桁以上大きいことが磁場効果測定により直接的に示され、ラジカル-三重項対の交換相互作用機構が定量的に明らかになった。
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