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2015 年度 実施状況報告書

水素ラジカルに対する有機材料の耐性・劣化の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 15K05545
研究機関横浜市立大学

研究代表者

高山 光男  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (10328635)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード質量分析 / 水素ラジカル
研究実績の概要

27年度の計画:水素ラジカル発生器を完成させる。
上記計画に従って、原子状水素発生器を製作した。まだプロトタイプに近いが、原子状水素(水素ラジカル)の発生を示すフッ酸(HF)の生成を確認した。エネルギー3.8eV-7.7eVの紫外光ランプをテフロン製反応容器に接続し、反応容器には外部から水素ガス(水素分子)、空気、窒素を導入する管を接続。反応容器内部に水素ガスを導入し、上記紫外線を照射し、水素原子への解離を生じさせた。使用した紫外光のエネルギーは水素ガスの解離エネルギー (4.5eV)より大きいため、水素原子の発生が期待されるが、水素原子の直接的な観測または検出は困難なため、評価反応系を考案した。すなわち、テフロン原料化合物のフッ化エチレンポリマーの炭素フッ素間結合の切断反応と、水素原子との結合反応を組み合わせた。フッ酸のフッ素水素間の結合エネルギーは 569kJ/mol であるのに対し、フッ化エチレンの炭素フッ素間の結合エネルギーは 485kJ/mol であるために、上記の結合切断反応と結合反応が起こることが推定された。反応容器中での上記反応生成物であるフッ酸蒸気を反応容器から流出させ、その検出には、大気圧コロナ放電イオン化イオン源に導入し、大気圧下でイオン分子反応を起こさせ、フッ酸化合物イオンを生成させた。本イオン分子反応により、フッ酸と酸素イオンとの付加反応物イオンを検出することができた。大気圧コロナ放電イオン源では、種々の大気反応イオンが生成するが、それらとフッ酸分子との結合相互作用はこれまで報告されてないため、反応生成物のほとんどが新規であり、現在、その同定を進めている。同定後は、専門誌への論文投稿を予定している。
上記の水素ラジカル発生器における水素原子発生の確認方法は新規技術であるため、発明案件として、特許申請を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り、水素ラジカル発生を可能とする装置を製作することができ、水素ラジカルの発生を確認する評価反応系の提案とその証明も実施することができた。特に、水素ラジカルの検出を確認する反応系は新規であり、その反応に従って起こるフッ酸の生成およびフッ酸化合物イオンの生成検出の再現性には十分な注意を払った。すなわち、実験者および実験日を変えて同一の実験を繰り返し実施し、同一の反応および反応生成物が検出できることを確認した。さらに、水素ラジカル発生にかかる装置原理および反応系を知的財産とした発明届けとして申請することができた。

今後の研究の推進方策

水素ラジカルの発生条件の検討を継続すると同時に、水素ラジカルとの反応生成物の同定および反応生成物と大気圧コロナ放電イオン化法との組み合わせによるイオン分子反応の詳細を研究し、論文発表する。さらに、水素ラジカルの有機分子との反応性、特にケブラー繊維やポリマー物質との反応を詳細に調べ、繊維構造の脆性劣化の機構を明らかにする。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] MALDI In-Source Decay of Protein: The Mechanism of c-Ion Formation2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Takayama
    • 雑誌名

      Mass Spectrometry (Tokyo)

      巻: 4/5 ページ: 1-12

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0044

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of c- and z-ions due to preferentail cleavage at the N-C bond of Xxx-Asp/Asn residues in negative-ion CID of peptides2015

    • 著者名/発表者名
      N. Sugasawa, T. Kawase, M. Oshikata, R. Iimuro, A. Motoyama, M. Takayama
    • 雑誌名

      International Journal of Mass Spectrometry

      巻: 383/384 ページ: 38-43

    • 査読あり
  • [学会発表] Comprehensive Top-Down Analysis of Phosphorylated Intact Proteins using MALDI-ISD MS with 5-Amino-1-Naphthol Matrix2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Takayama
    • 学会等名
      The 25th Australian and New Zealand Society for Mass Spectrometry Conference
    • 発表場所
      Brisbane
    • 年月日
      2015-07-19 – 2015-07-22
    • 招待講演
  • [学会発表] -CaseinのMALDI-ISDフラグメント観測に対するイオン滞在時間の影響2015

    • 著者名/発表者名
      名越慶士郎・関谷禎則・岩本慎一・田中耕一・高山光男
    • 学会等名
      第63回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2015-06-17 – 2015-06-19
  • [学会発表] ペプチド負イオンCIDにおけるcイオン生成機構-分子内プロトン引き抜き-2015

    • 著者名/発表者名
      本山晃・川瀬泰司・押方基司・菅澤奈美・高山光男
    • 学会等名
      第63回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2015-06-17 – 2015-06-19
  • [備考] Mass Spectrometry Laboratory

    • URL

      http://masspecs.sci.yokohama-cu.ac.jp/

  • [産業財産権] 原子状水素発生器、原子状水素の製造方法および原子状水素の発生を確認する方法2015

    • 発明者名
      高山光男
    • 権利者名
      高山光男
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-111987
    • 出願年月日
      2015-06-02

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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