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. 量子キャッチボールの新たな仕組みを解明

    先鋭的理論で解明された3体核力と物質の安定性に関する40年以上の謎基幹教…

  2. 次世代有機EL発光材料の 発光効率の増幅効果を新…

    ~ 新原理に基づく高性能な有機EL材料の創出に光 ~ポイント…

  3. 【学内向け】2022年度 JST 戦略的創造研究…

    【学内向け】2022年度 JST 戦略的創造研究推進 未来社会創造、創発的研…

  4. 世界初!蒸気に応答して広波長帯域の近赤外吸収を劇…

    ~アルコール蒸気で消去、水蒸気で書き込み可能な近赤外吸収スイッチ材料~…

  5. 小惑星べヌーの砂に生命を構成する「糖」が存在

    ―アミノ酸、核酸塩基に並ぶ主要な生命材料分子を検出―理学研究院奈良岡…

  6. [3/4開催]令和7年度第8回&第9回 I²CN…

    講師はProfessor. Shuhuai Yao(台湾科技大学)、Prof…

  7. 《1/29開催》2025 I2CNER Annu…

    『2025 I2CNER アニュアルシンポジウム “Building a S…

  8. 多彩な色調・ 発光を示す結晶を与える柔軟な分子を…

    ~ 結晶中の分子構造を目で見ることができる!? ~ポイント・複数…