放射線で生成する活性種の空間分布予測を実現する溶液中の誘電分光研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本事業期間において、放射性核種の抽出分離に用いられる有機溶媒(抽出溶媒)を対象とした誘電分光研究を実施することで、放射線により生成する活性種と抽出溶媒中の分子との相互作用を明らかにし、スパー形成メカニズムの解明を目指す。2022年度は、周波数特性の異なる2種類の誘電分光測定手法を組合わせることで、キロヘルツからギガヘルツの広範囲にわたる周波数領域をカバーする誘電分光測定系を構築し、抽出溶媒などの複素誘電関数を取得した。これらの周波数領域では溶媒中の分子の回転配向に起因する分極モードが観測された。また水(比誘電率:78)やエタノール(比誘電率:25)などの極性の強い溶媒中ではこの分極モードに起因する誘電損失がギガヘルツ領域で観測されたのに対し、放射性核種分離用抽出剤の一つであるTODGA(テトラオクチルジグリコールアミド、比誘電率:7.0)やHONTA(ヘキサオクチルニトリロトリアセトアミド、比誘電率:8.7)の誘電損失はメガヘルツ以下の領域にシフトしており、ギガヘルツ領域では誘電損失は観測されなかった。この分極モードは活性種のスパー内でのクーロン束縛を弱める働きがあると考えられる。ギガヘルツ領域で観測された分極モードは、時間で考えるとおよそピコ秒領域の応答に対応する。つまり抽出溶媒中で発生した活性種は、周囲の分子がナノ秒以上をかけてゆっくり分極応答するために、ピコ秒以下の時間において非極性溶媒中のようにより強固にクーロン束縛される可能性が示唆された。以上により、複素誘電関数の取得が可能となったことで、抽出溶媒中の分子と活性種との相互作用について予測・評価する方法を得た。