51探花

【発表のポイント】

• テラヘルツ光と高辉度放射光を用いてファンデルワールス极限のごく弱い水素结合の形成を観测
• 结晶を形成しない非晶质试料の明瞭なテラヘルツ分光スペクトル测定に成功
• 温度の効果を、外部电场に対する物质中の原子の応答特性である诱电率の変化に置き换え、复雑な非晶质高分子量モノマーの振动吸収スペクトル解析に成功

【概要】

东北大学大学院农学研究科　高桥まさえ准教授、理学研究科　松井広志准教授、工学研究科　铃木诚名誉教授、森本展行准教授、および、高辉度光科学研究センター　池本夕佳主干研究员らの研究グループは、生体适合性材料である双性イオン分子^※1において、温度や圧力などの环境への感受性をつかさどる弱いファンデルワールス力の発现を、テラヘルツ光^※2と大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8^※3の叠尝43滨搁における高辉度放射光を用いた测定と高精度第一原理计算^※4による理论解析をもとに明らかにしました。

生体適合性材料は、生体と接触した際に拒絶反応を生じないため、人工臓器のコーティングやドラックデリバリーなどに広く応用が期待されます。生体適合性材料である双性イオン分子は、温度や圧力などの環境に敏感であり、室温程度のエネルギーで容易に影響を受けるごく弱いファンデルワールス力が、これらの特性をつかさどっています。本研究では、水素結合検出に有用なテラヘルツ光と、微量試料の測定に有効な高辉度放射光を用いて、ファンデルワールス极限の弱い水素结合^※5の形成を低温で観测することに成功しました。本研究は、温度、圧力などの环境に感受性を持つ生体适合性材料のデザインに新たな机轴を提供するものです。

本研究の成果は、2019年9月11日午前10時（英国時間）に英国Nature Publishing Groupのオンライン科学雑誌 『Scientific Reports』 に掲載されました。

図：低温でファンデルワールス力が有効になり、ファンデルワールス极限の弱い水素结合形成が起こり、熱運動型から水素結合型に変換する

【用语説明】

※1 双性イオン分子
分子内の隣り合わない位置に负の官能基と水素原子を持たない正の官能基とを持ち、全体で中性の分子。

※2 テラヘルツ光
周波数1×10¹²Hz （テラヘルツ）周辺の周波数の光。適切な光源や検出器がなく、この領域は長く光の暗黒帯と呼ばれていました。近年の光源と検出器の進歩により、テラヘルツ光を利用した研究は急速な進歩を遂げてきました。

※3 大型放射光施設SPring-8
兵库県の播磨科学公园都市にある世界最高性能の放射光を生み出す理化学研究所の施设で、利用者支援等は高辉度光科学研究センター（闯础厂搁滨）が行っています。厂笔谤颈苍驳-8の名前はSuper Photon ring-8 骋别痴（ギガ电子ボルト）に由来します。放射光とは、电子を光とほぼ等しい速度まで加速し、电磁石によって进行方向を曲げた时に発生する、指向性が高く强力な电磁波のことです。厂笔谤颈苍驳-8では、この放射光を用いて、ナノテクノロジーやバイオテクノロジー、产业利用まで幅広い研究が行われています。

※4 第一原理计算
物质の电子状态を计算する方法。実験パラメータを使わない计算で、电子状态、最适构造、物性などを、実験とは独立に予测できます。

※5 ファンデルワールス極限の水素結合
水素结合は、共有结合している水素原子と电気阴性度の大きい原子との间の结合です。その范囲は広く、よく知られている水分子同士の水素结合を中心として、ごく弱いファンデルワールス极限から、强い共有结合极限まであります。水素结合を形成する3つの力（静电力、诱起力、分散力）のうち、ファンデルワールス极限の水素结合では分散力の寄与が最も大きいことが知られています。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

研究内容について
?農学研究科 生物産業創成科学専攻
　准教授　高橋 まさえ（たかはし まさえ）
　電話: 022-757-4412
　E-mail: masae*fris.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
?理学研究科 物理学専攻
　准教授　松井 広志（まつい ひろし）
　電話: 022-795-6604
　E-mail: hiroshi.matsui.b2*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
?工学研究科 材料システム工学専攻
　准教授　森本 展行（もりもと のぶゆき）
　电话:022-795-7365
　E-mail: morimoto*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

报道担当
　东北大学大学院农学研究科　総务係
　电话：022-757-4003
　贰-尘补颈濒：补驳谤-蝉测辞尘*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）