生体分子の直接高偏極化を可能にするtriplet-DNP材料の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

採用者は、電子スピンの高偏極状態を核スピンに移行し、NMR や MRI の検出感度を向上させる動的核偏極法(DNP)の研究において、生体内での分子プローブの直接観測を志向した多孔性 DNP 材料の開発に取り組んできた。数あるDNPの手法の中でも、光励起三重項を利用する動的核偏極法(triplet-DNP)は、光励起によって自動的に生成する非熱平衡状態の電子偏極を核へと移行する手法であり、室温かつ低磁場で核の高偏極化を達成することが可能であることから、その応用に注目が集まっている。一方で、triplet-DNPには三重項偏極を生成する偏極源が凝集すると、配向の異なる2つの偏極源間を三重項励起子が行き来することにより、その電子偏極が即座に失われ DNP 効率が著しく低下するという問題があり、そのためこれまでのtriplet-DNP系は偏極源の導入量が低濃度に限定されていた。したがって偏極源が高濃度に存在する系に関する報告は未だなく、また、三重項励起子が偏極を保ったまま拡散する現象が周辺核スピンにどのような影響を及ぼすかに関する知見は全くなかった。採用者は偏極源の配向制御によって密な集積状態においても電子偏極の緩和を抑制できるのではないかと考え、偏極源がピラー部位として配位するピラードレイヤー型の MOF を設計・合成し、この MOF において三重項電子偏極の緩和が抑制されることを明らかにした。昨年度は、核偏極の緩和を抑制し、かつ偏極源の配向を制御できる材料として二次元ネットワーク構造がπスタックによって積みあがった構造を持つ水素結合性の有機フレームワーク(HOF)に注目し、 HOF における triplet-DNP 実験のデモンストレーションを初めて行った。