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強磁場中での水の振る舞いと酵素反応制御

强磁场下的水行为和酶反应控制

基本信息

批准号：
15655044
负责人：
中林誠一郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

表面プラズモン共鳴により、水の屈折率を磁場の関数として精密に測定したところ、10T下では、水の屈折率は無磁場よりも1%増加した。H15年度では、磁場が誘起する水の構造変化を、直接観測する事を目指した。生体反応の磁場効果に対する興味から,10Tの磁場中に置いた水の近赤外吸収スペクトルを測定した。その結果,水の吸収スペクトルは長波長側の吸収が増大し,D-グルコース水溶液では短波長側の吸収が増大することが分かった。水のスペクトルの圧力依存性を調べた別の実験結果と比較して,このスペクトルの変化は水1分子当たりの平均水素結合数が磁場中でわずかながら増加していることを示唆した。磁場中で水1分子当たりの水素結合数が増加を以下のように推定した。水の磁化率χは次のように反磁性項χ_<dia>と常磁性項χ_<para>の和で表されるχ=χ_<dia>+χ_<para>。球対称な閉殻電子構造の分子は反磁性項のみを持つが,水素結合を形成した分子は電子雲が分子間に広がって球対称な分布から大きくずれるため,常磁性項χ_<para>の増加に寄与すると考えられた。磁場中に置かれた水は磁化率が負であるために負の磁気エネルギーを持つ。そのため,これを打ち消すために,常磁性項が増加する方向に平衡が傾き,多くの水素結合を形成し安定化すると考えられた。さらに、詳細な測定から多結晶金電極近傍の水の磁気光学特性が、バルクの水のそれとは異なる結果を得た。SPR測定とPSD測定は、測定原理が異なるために、観測している水の空間位置が大きく異なる。SPRは、金薄膜から全反射状態で染みだした近接場光が屈折率をプローブするため、金薄膜表面から200nm領域までの水の屈折率を測定している。一方、PSD測定は、光の屈折に基づく光路の変位を測定しているため、ガラスセルに満たされたバルク水の屈折率を測定している。水の屈折率の磁場強度による変化を測定して、両者の間には、無視できない差が存在した。金薄膜表面上に捕獲される水を排除するために、金上に長鎖アルカンチオールの自己組織化単分子膜を修飾し、アルカンチオール自己組織化単分子膜を修飾したSPRセンサーで屈折率の磁場依存性を測定すると、PSD測定の結果に近づいた。この事は、金表面に局在し並進運動の自由度を失った水の磁気特性は、バルクの水のそれとは大きく異なることを意味する。この磁気特性の変化は、2次元的に捕獲された水分子同士の水素結合の在り方と、バルクの水分子の水素結合の在り方に違いがあることを示唆する。

Surface resonance, water refractive index, magnetic field correlation, precision measurement, 10T, water refractive index, no magnetic field correlation, 1% increase H15 years, magnetic field induced water structure change, direct measurement of the matter is pointed out The magnetic field effect of biological reaction is determined by the absorption of water in the magnetic field of 10T. As a result, the absorption of water increases on the long wavelength side, and the absorption of D-water increases on the short wavelength side. The pressure dependence of water molecules was adjusted and the results were compared. The average water binding number of water molecules was increased in the magnetic field. In the magnetic field, the number of water molecules bound to each other increases and is estimated to decrease. The magnetic susceptibility of water is expressed as χ=χ_ +χ_by the sum of the diamagnetic <dia>term χ_and the nonmagnetic term χ_<para><dia><para>. The molecular diamagnetic term of the spherical closed shell electronic structure is maintained, and the molecular electron cloud is formed by the combination of water elements<para>. The magnetic susceptibility of water in the magnetic field is negative. The magnetic term increases in the direction of equilibrium and stabilizes in the presence of multiple elements. The magnetic and optical properties of water near the polycrystalline gold electrode were measured in detail. SPR measurement PSD measurement principle is different, the spatial position of water is different. SPR, gold film from the total reflection state, dye, near field light refractive index, gold film surface from the 200nm field, water refractive index measurement The position of the refractive index of light is measured by PSD. Water refractive index and magnetic field strength change, and the difference between them is ignored. The magnetic field dependence of the refractive index of the gold thin film was determined. The magnetic properties of water are different from those of gold and silver. The change of magnetic properties of these molecules is related to the two-dimensional capture of water molecules and the binding of water elements in the water molecules.