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 分⼦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。(https://doi.org/10.1038/s41467-023-36698-4)
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