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2022 年度 研究成果報告書

素粒子ミュオンによる高エネルギー開殻分子構造の創出と新規スピン機能ユニットの開拓

研究課題

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研究課題/領域番号 19H02685
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

伊藤 繁和  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (00312538)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードラジカル / 素粒子 / ミュオン / ミュオニウム / 有機合成化学 / 複素環
研究成果の概要

本研究では、プロトン加速器から得られるミュオンが電子を捕獲して生成するミュオニウム(Mu)を活用して、通常の化学的手法では得られない常磁性種の創成を目的とした。まず、リン複素環一重項ビラジカルにMuが付加して対応するラジカルが生成することを明確に観測し、その位置選択性がビラジカルの電子状態や結晶構造に依存することを明らかにした。次に、アントラセンのリン類縁体への位置選択的Mu付加を見出し、ミュオンの軽同位体効果によって準安定な共役電子系が形成されることを突き止めた。一方で、Mu付加によるイミドイルラジカル生成を初めて観測し、さらに高周期カルボニルから特異な開殻パイ共役系構造をつくり出した。

自由記述の分野

有機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、有機合成化学とミュオンをうまく組み合わせることによって前例のない開殻分子構造を創り出せることを明確に証明した。ミュオンの高エネルギー状態は、通常では不安定で生成できない開殻共役系分子構造などを与えるだけでなく、分子の物性に強く相関した情報も得られる。空間的にも時間的にも分子創成の可能性を飛躍的に向上させることが可能となり、前衛的な物質科学の展開がこれから大いに期待される。

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公開日: 2024-01-30  

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