ポイント
- 色素－ラジカル連結分子を用いた電子スピンの光誘起スピン超偏極は量子技術への応用に向けて重要であるが、電子スピンの位置を制御しつつ効果的に偏極することが困難であった。
- 色素から構成される金属錯体骨格（ＭＯＦ）にラジカル電子スピンを配置し、ＭＯＦの光捕集能を利用することで材料中の電子スピンが効果的に偏極されることを明らかにした。
- ＭＯＦ中の配置が制御された超偏極電子スピンを用いることで、量子センシングなどの量子技術への応用が期待される。
東京大学 大学院理学系研究科の濱地 智之 大学院生、井上 魅紅 大学院生、楊井 伸浩 教授らの研究グループは、九州大学 大学院理学研究院の宮田 潔志 准教授、恩田 健 教授、神戸大学 分子フォトサイエンス研究センターの婦木 正明 特命助手、小堀 康博 教授、京都大学 理学研究科の伊藤 琢磨 特任助教、倉重 佑輝 准教授らと共同して、光捕集アンテナとして機能する金属錯体骨格（ＭＯＦ）を用い、電子スピンを効果的に超偏極できることを明らかにしました。
光励起によって電子スピンのスピン偏極率を向上させる光誘起スピン超偏極は、量子センシングや動的核偏極法（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；ＤＮＰ）といった量子技術に重要です。本研究では色素で構成されたＭＯＦ骨格における励起子拡散を用いることで電子スピンを効果的に超偏極する「光捕集超偏極」というコンセプトを初めて実証しました。今回の成果により、超偏極電子スピン材料を用いた複雑な量子計算、分析物の量子センシングやＤＮＰといった量子技術への応用が期待されます。
本研究成果は、２０２５年１月２３日付（現地時間）で「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」に掲載されました。
本研究は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ（課題番号：ＪＰＭＪＣＲ２３Ｉ６）、日本学術振興会 科学研究費（課題番号：ＪＰ２３Ｈ００３０４、ＪＰ２２Ｋ１９０５１、ＪＰ２２Ｊ２１２９３）、九州大学 エネルギー研究教育機構、九州大学 未来社会デザイン統括本部の支援により実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（８６９ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Light-Harvesting Spin Hyperpolarization of Organic Radicals in a Metal-Organic Framework”
- ＤＯＩ：10.1021/jacs.4c14916
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
楊井 伸浩（ヤナイ ノブヒロ）
東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 教授
Tel：03-5841-8061
E-mail：yanai
chem.s.u-tokyo.ac.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
Tel：03-3512-3531 Fax：03-3222-2066
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＜報道担当＞
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