赤外自由電子レーザーを用いる同位体分離法

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赤外自由電子レーザーを用いた同位体分離は本レーザーの特徴を生かした優れた応用例の一つである。研究分担者の所属するグループでは同体分離を初めとする気相中での赤外レーザーによる多光子解離の機構の解明とその応用分野の開拓を目指して研究を進めている。平成14年度その応用例として異性体分子の赤外自由電レーザーによる分離を試みた。1,3-及び1,4-B is (Trifluoromethyl)benzene分子の混合物中においてどちらか一方の分子のみを選択的に多光子解離して別の物質へと変化させることにより互いに似通った物性を有する分子を分離することに成功した。しかしながら、その反応機構の解明や高選択的に分離が行われる条件についてはまだ詳しく調べられていなかった。平成15年度は引き続き異性体分離のテーマに注力した。まず、異性体分離を行う際の自由電子レーザー光の波長依存性について調べそれぞれ、異なるレーザー照射波長において解離選択性の最大値を持つことがわかった。また、レーザー照射強度依存性及び照射される異生体分子混合物の圧力依存性などを調べ、1,3-異性体が1,4-異性体よりも高レーザー強度、高圧力条件下でも選択的解離が行えることを明らかにした。さらに、各異性体の解離機構についても実験的なアプローチで解明を進め、-CF2及び-CF3が分子より脱離する過程が同程度の割合で進んでいることがわかった。特に-CF2が脱離する過程はC-F-Cという3中心遷移状態を経由した反応であり基礎科学としても興味深いものであると言える。これらの研究を通じて、赤外自由電子レーザーを用いた異性体分離が非常に高選択的な分離手法であり、医薬品を初めとする高付加価値でかつ分離が不可欠な用途に対して有効な手法となりうることを示せたと考える。今後を本技術を広く知ってもらいニーズとのマッチングをとることが重要であると考える。