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2012 年度 実績報告書

選択的な振動励起を利用した反応の開発~光反応とも熱反応とも異なる第3の反応~

研究課題

研究課題/領域番号 24685005
研究種目

若手研究(A)

研究機関神奈川大学

研究代表者

岩倉 いずみ  神奈川大学, 工学部, 特別助手 (40517083)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードフェムト秒レーザー / 極限的超短パルス / 振動励起
研究概要

チタンサファイヤ再生増幅器からの出力光(10ofs,790nm,1kHz)をビームスプリッターでわけ、一方をサファイヤ板に入射し白色光(種光)に、他方を2次の非線形結晶(β-BBO,厚さ:0.5mm)に入射し第2高調波(励起光)にした。時間的な媒質分散をチャープ鏡対を用いて補償した白色光と励起光とを非共直線角で非線形結晶(Type I BBO,厚さ:1mmカット角:31°)に入射し、広いスペクトル領域で位相整合条件を満たすことにより、可視光領域の広帯域において種光のエネルギーを増幅した。また、エネルギー増幅された種光のパルス幅を測定するために、ポンプ・プローブシステムを構築した。非線形結晶(Type I BBO,厚さ:0.01mmカット角:40.47°)を用いて、ポンプ光とプローブ光の和周波を発生させ、光電子増倍管で検出することで、オートコリレーションによりパルス幅を測定できるようにした。今後、デフォーマブルミラーを用いた制御を行うことで、5-fsに圧縮する予定である。
クライゼン転位反応を利用して、可視5-fsパルス光を照射による反応の強度依存性を調べたところ、ポンプ光のパワーが150nJ以上では反応が進行しないことが明らかになった。
フロー反応の検討としては、ナノ秒レーザーとフローセルを組み合わせることで、オレフィンの光[2+2]反応において、選択性及び収率の向上を目指した。その結果、流速や濃度だけでなく、セルの形状が選択性と収率に影響を及ぼすことがわかった。今回、特注したセルを、振動励起反応においても使用する予定である。
さらに予備的な検討として、様々な保護基を有する置換グルコピラノシドに、現状の可視超短パルス光を照射することで、脱保護反応を試みた。その結果、ナノ秒レーザー照射(266nm)による光反応とも、加熱による熱反応とも異なる生成物が得られた。このことから、光反応とも熱反応とも異なる第3の反応の存在が示唆された。

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

当初の計画では、24年度中に5-fsパルスにまで圧縮する予定であったが、デフォーマブルミラーの制御が上手くいかず、5-fsにまでは圧縮しきれていない。しかし、当初の計画では25年度に反応探索を行う予定であったが、現状の装置を用いた予備実験において、既に光反応とも熱反応とも異なる選択性で、糖の脱保護が進行することが確認できた。このように、レーザーシステムの構築は計画よりも遅れているが、反応探索は計画よりも順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

平成24年度にみつけた"糖の脱保護反応"に関して、2つのパルス光を利用することで選択的な振動励起を試みる予定である。選択的な振動励起の手法としては、2つのパルス光のエネルギー差(波長差)を利用する手法や、2つのパルス光の位相差を利用する方法を試みる。また、レーザーシステムは、デフォーマブルミラーを制御することで、5-fsに圧縮する予定である。

次年度の研究費の使用計画

既存のフェムト秒レーザーをレーザーダイオードの平均寿命よりも長く使用しているため、交換用レーザーダイオードの予算を計上していた。しかし、現在レーザーダイオードが使用可能なため予算を繰越した。レーザーダイオードが劣化したら、交換する予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Pulsed Nd : YAG laser induced high throughput stereospecific [2+2] cycloaddition of highly organized 1, 2-bis(4-pyridyl)ethylene in a supramolecular scaffold2013

    • 著者名/発表者名
      岩倉いずみ
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 3 ページ: 5354-5356

    • DOI

      10.1039/c3ra40558c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new reaction mechanism of Claisen rearrangement induced by few-optical-cycle pulses : demonstration of non-thermal chemistry by femtosecond vibrational spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      岩倉いずみ
    • 雑誌名

      Pure and applied Chemistry

      巻: (In print)

    • 査読あり
  • [学会発表] 誘導ラマン励起により励起される熱反応とも光反応とも異なる第3の反応2013

    • 著者名/発表者名
      岩倉いずみ
    • 学会等名
      第5回 文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • 発表場所
      日本科学未来館(東京)
    • 年月日
      2013-01-11
  • [学会発表] 振動励起により誘起される電子基底状態の反応2012

    • 著者名/発表者名
      岩倉いずみ
    • 学会等名
      第64回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      長岡技術科学大学(新潟)
    • 年月日
      2012-12-02

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公開日: 2014-07-16  

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