広報活動

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2009年10月1日

独立行政法人 理化学研究所
財団法人高輝度光科学研究センター

軟X線を活用、水溶液中の分子の電子状態を初めて観測

-pHに合わせて変化する酢酸の構造を直接キャッチ-

酢酸水溶液の発光スペクトルと二つの構造の比率の解析結果

水の中に物質が溶け込んだ水溶液は、地球表面の7割をおおう海水、お茶やジュースなどの飲料、私たちの体を構成している細胞と、さまざまな形で身近に存在しています。この水溶液は、溶け込んだ物質の「溶質」と、物質を溶かしている「溶媒」の水からできていて、その中では、溶質分子と溶媒である水分子が、動き回りながら相互に影響を及ぼし合っています。分子の構造や性質を決めている電子の状態が分かると、水溶液中での分子間の相互作用を調べることができますが、特定の溶質分子の電子状態の情報を取り出すことはこれまでは困難でした。

放射光科学総合研究センターの量子秩序研究グループ励起秩序研究チームらは、大型放射光施設SPring-8が発する軟X線を使って、水溶液中の分子の電子状態を世界で初めて観測することに成功しました。具体的には、身近な食品の酢の成分である酢酸の水溶液を用いて、酸性から塩基(アルカリ)性へと変化させ、電離と呼ばれる構造変化を起こす様子を、軟X線発光分光法を活用することでとらえました。

これまで理論計算によって推測していた情報を直接観測することが可能なことを初めて立証し、溶液中の化学反応、液体の粘性など、分子間の相互作用が重要な現象の研究が進展すると期待されます。 また、酢酸分子と類似の分子構造は、アミノ酸やタンパク質などの生体分子にも含まれており、従来の手法では観測できない、さまざまな生体分子の構造変化を電子状態から調べるための手段としての発展も期待できます。

理化学研究所
放射光科学総合研究センター 利用技術開拓研究部門 量子秩序研究グループ 励起秩序研究チーム
チームリーダー 辛 埴(しん しぎ)
Tel: 0791-58-2933

研究員 徳島 高(とくしま たかし)
Tel: 0791-58-2933