NMR分光やMRIの高感度化への応用、基礎物理学への貢献に期待

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2014-05-13

{'items': [{'key': 'term1', 'term': 'NMR（核磁気共鳴）', 'description': {'blocks': [{'key': '3u6e2', 'text': '核スピンに静磁場をかけると、その磁場のまわりをコマのように歳差運動（首ふり運動）を行います。その歳差運動の周波数の電磁波（例えば、0.4テスラの磁場中の水素核スピンなら17 MHzの電磁波）を与えると、それに共鳴して首ふり運動の角度が変化し、放出された電磁波からその様子を観察できます。このような現象を核磁気共鳴（NMR）現象と呼びます。原子核の種類や分子構造の違いによって周波数が異なるので、この電磁波を解析することによって分子構造情報を調べることができます。これはNMR分光法と呼ばれ、化学分析に必要不可欠な方法となっています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term2', 'term': 'MRI（核磁気共鳴画像）', 'description': {'blocks': [{'key': '1codk', 'text': 'スピンの歳差運動の周波数、共鳴する電磁波の周波数は静磁場の強さに比例します。そのため、試料に勾配のある磁場を与えておくと、同じ分子でも場所によって共鳴する電磁波の周波数が変わることになります。MRIは、勾配磁場を用いて人体内部に含まれる水分子などの量の分布を、共鳴する電磁波を解析することで画像化する方法で、けがや病気の診断や脳機能の研究などに欠かせない分析法となっています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term3', 'term': '偏極率', 'description': {'blocks': [{'key': 'ej95p', 'text': '静磁場中の水素核スピンや電子スピンのエネルギー準位は、スピンが磁場に対して平行な状態のエネルギーと反平行な状態のエネルギーに分裂します。それぞれのエネルギーを持つスピンの占有数の差を総スピン数で割ったものが偏極率と定義されています。一般的な環境下での熱平衡状態では、偏極率はスピンの磁気回転比と静磁場強度に比例し、温度に反比例します。電子スピンの磁気回転比は水素核スピンに比べ660倍大きいので、同環境下では電子スピンの方が偏極率は660倍大きくなります。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term4', 'term': '量子シミュレータ', 'description': {'blocks': [{'key': '8h0dp', 'text': '物質の電気的な性質や磁気的な性質について量子力学的に全容を理解するためには、従来の古典力学の枠組みで考えられたコンピュータを用いる限り、系に含まれる電子数や原子数に対して指数関数的に計算時間が増えてしまい現実的に解くのは難しくなります。そこで、純粋に量子力学的な法則に支配された量子シミュレータを用いてこれらを理解する試みが近年非常に注目されています。光格子中にトラップされた冷却中性原子集団を用いた量子シミュレータが有名ですが、結晶中の核スピン多体系も高偏極化することで磁気相転移の量子シミュレータとして利用できることが知られています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term5', 'term': '動的核偏極（DNP: Dynamic Nuclear Polarization）', 'description': {'blocks': [{'key': '6c8kf', 'text': '通常の分子中では、スピンの向きが反対の二つの電子が対になり、電子スピンによる電磁波の吸収、放出は打ち消されます。しかし、ラジカルと呼ばれる分子では不対電子が安定して存在しています。このようなラジカルを少量添加した試料に電子スピンが共鳴するマイクロ波を照射すると、電子スピンの首ふり運動の角度が変化します。この角度の変化する速度に、核スピンが共鳴する周波数が含まれるとき、電子スピンと核スピンの偏極率が交換されます。これによって核スピンの向きを揃えることを動的核偏極と呼びます。熱平衡状態の電子スピンを使ったDNPでは原理的には最大660倍の信号強度増大が可能となります。温度が低いほど熱平衡状態の電子スピンの偏極率は大きくなるので、従来のDNPではより高感度化を求めて極低温下で行われています。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term6', 'term': 'ガラス状物質', 'description': {'blocks': [{'key': '4ck4h', 'text': 'ガラス状物質とは、結晶とは異なり、分子が無秩序に散らばったまま固体化された物質です。例えば、水とエタノールの混合溶液もマイナス100℃に急冷するとガラス化します。ガラス状物質は結晶とは異なり隙間の多い状態で、結晶状に固化した場合には析出してしまうような分子も、ガラスには散らばったまま取り込むことが可能です。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term7', 'term': '励起三重項（トリプレット）状態', 'description': {'blocks': [{'key': '4kt09', 'text': 'ペンタセンなどの分子では、光を照射すると電子の軌道が励起された状態になり、その後一部の電子スピンの状態が三種類ある励起三重項状態に変化します。この三状態の占有数分布は温度に依存せずに非常に偏ったものとなります。励起三重項状態から基底状態へと遷移する前にDNPをすることによって、温度に依存せず核スピンの向きを揃えることができます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term8', 'term': '核スピン格子緩和', 'description': {'blocks': [{'key': 'evk9v', 'text': '核スピンの状態を熱平衡状態へと引き戻そうとする緩和現象のことです。例えば、分子内回転によって生じる物質内部磁場の揺動などによって引き起こされます。これによって高偏極化された状態は元の熱平衡状態へと緩和してしまいます。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'term9', 'term': '詳細は平成25年11月20日付プレスリリース', 'description': {'blocks': [{'key': 'eeicm', 'text': '（ http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2013/131120 ）およびAngewandte Chemie International Edition vol.125 (2013) pp.13549-13552に掲載。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [{'offset': 3, 'length': 55, 'key': 0}], 'data': {}}], 'entityMap': {'0': {'type': 'LINK', 'mutability': 'MUTABLE', 'data': {'url': 'http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2013/131120'}}}}}]}

['es', 'sci']

['立石健一郎', '根来誠', '香川晃徳', '北川勝浩', '西田辰介', '森田靖']