⽔を⾼核偏極化する⾊素材料の開発に成功

〜⼀重項励起⼦分裂(シングレット・フィッション)の新しい応⽤を提案〜

ポイント

・有機分⼦集合体で⽣じるエネルギー変換現象として知られる⼀重項励起⼦分裂(シングレット・フィッション)は、これまで太陽電池などエネルギー分野への応⽤が想定されてきたが、その特殊な量⼦状態に着⽬した応⽤は未開拓だった。
・⽔系溶媒中で有機⾊素分⼦の集合構造を⼈為的に制御することで、⼀重項励起⼦分裂によって特殊な量⼦状態である五重項状態を作りだし、⽔分⼦の⾼核偏極化(核磁気共鳴(NMR)感度の増⼤)に初めて成功した。
・今後、⼀重項励起⼦分裂を⽤いた⽣体分析への応⽤が期待される。

概要

 ⼀重項励起⼦分裂はシングレット・フィッションとも呼ばれ、光照射によって⽣成された⼀分⼦の励起⼀重項状態が密集した有機⾊素分⼦同⼠がエネルギーを共有することで、その⼆分⼦を励起三重項状態へと変換する技術です。従来の⼀重項励起⼦分裂の応⽤例としては光エネルギー収⽀に着⽬した太陽光発電の⾼効率化が主流でしたが、⼀重項励起⼦分裂によって⽣み出される五重項状態と呼ばれる特殊な量⼦状態に着⽬した応⽤研究は未開拓でした。
 今回、九州⼤学⼤学院⼯学研究院の川嶋優介⼤学院⽣(当時)、濱地智之⼤学院⽣、楊井伸浩准教授、同⼤学⼤学院理学研究院の宮⽥潔志准教授、北⾥⼤学理学部物理学科の渡辺豪准教授の共同研究グループは、九州⼤学⼤学院⼯学研究院の君塚信夫教授、同⼤学⼤学院理学研究院の恩⽥健教授、神⼾⼤学分フォトサイエンス研究センターの⼩堀康博教授、理化学研究所開拓研究本部及び仁科加速器科学研究センターの上坂友洋主任研究員、⽴⽯健⼀郎研究員らと共同して、⼀重項励起⼦分裂により⽣じる偏極した五重項状態を⽤い、⽔分⼦のNMR 信号強度を向上させる新たな⼿法の開発に成功しました。
 ⽔分⼦のNMR シグナルの増⼤は、磁気共鳴イメージング (MRI)を始めとする⽣体分析の分野で特に重要です。従来、⼀重項励起⼦分裂は太陽電池などエネルギー分野への応⽤が想定されてきましたが、本研究成果では、その量⼦状態を⽤いたNMR 感度の増感というバイオ分野への新たな応⽤を提案しています。
 本研究成果は、2023年3⽉1⽇(⽔)午後7時(⽇本時間)にNature Research の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。

詳細

詳細は九州大学プレスリリースをご参照ください。

STSステートメント・サイエンスカフェ

うみつなぎシンポ2023 ~続けていくこと~

関連記事

  1. 《3/7開催》ADAAクリエイターズトーク「明和…

    2023年にデビュー30周年を迎えた「明和電機」結成のストーリーや、オタマト…

  2. 母牛から仔牛へ”腸内細菌のバトン”

    ~母牛への中鎖脂肪酸給与が腸内細菌叢を制御して仔牛の飼料効率を改善させる~…

  3. カオス軌道を用いた地球–月系における探査機の軌道…

    工学研究院坂東 麻衣 教授月周回有人拠点への貨物輸送や惑星探査機の軌…

  4. 【7/31開催】令和6年度第2回I²CNER S…

    ユーリッヒ研究センターより Wilhelm A. Meulenberg 教授…

  5. (6/22開催)杉山将先生講演会のご案内

    ~ 理研/東大の杉山将先生の講演会をご案内します ~杉山先生は人工知…

  6. 【受賞】井上大介准教授の顕微鏡作品が2024 N…

    芸術工学院 井上大介准教授が「2024 NIKON JOICO AWARD」…

  7. 深海の光タンパク質は圧力にどう耐えるのか?

    静水圧分光により細菌のロドプシンの高圧適応メカニズムを解明先導物質化学研…

  8. 【学内向け】日本医療研究開発機構 九州大学 A…

    【学内向け】日本医療研究開発機構 九州大学  AMED-CREST, PRI…