磁気共鳴を用いた新しい同位体濃縮の試み

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14534
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 若狭 雅信 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40202410)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 同位体濃縮 / スピン化学 / 磁場効果

研究成果の概要

磁気共鳴（磁場＋マイクロ波）を用いた同位体濃縮を実現するためには，選択的スピン緩和と反応ダイナミクスの制御が必要不可欠である。本研究では，ミセル中での励起三重項ベンゾフェノンの反応などを取りあげ，生成物収量に対する磁場効果を調べた。生成物の収量に大きな（21%増加）磁場効果を観測した。そこで，共鳴パルスマイクロ波を照射して，選択的同位体濃縮に挑戦した。エレクトロスプレーイオン化飛行時間質量分析計（ESI-TOF-MS）を用いて，生成物中の同位体比測定を行なったところ，炭素-13の同位体濃縮が確認できた。しかし，観測された同位体濃縮は小さく，その原因として緩和機構が考えられた。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の同位体濃縮法（遠心分離，ガス拡散，蒸留など）の多くは，同位体の質量数の差によっている。本研究では同位体濃縮には一見関係ないと考えられる，同位体の磁気的性質の差に着目し，同位体濃縮に挑戦した。すなわち，これまでに例のない磁気共鳴を用い，(1)磁場中での共鳴パルスマイクロ波による選択的なスピン緩和と，(2)特異なナノ反応場による反応ダイナミクスの制御によって，13C, 29Si，および33Sなどの同位体濃縮の実現を目指した。この質量数の差によらない新しい原理に基づく同位体濃縮は，同位体濃縮法としての新しい展開が期待されるのみならず，重原子の同位体濃縮に新たな道を開く。