Computational analysis of the spatial distributions of low-energy electrons generated via water photolysis and photoinjection into electrodes in water

水の光分解と電極への光注入により発生する低エネルギー電子の空間分布の計算化学的解析

甲斐 健師   ; 樋川 智洋   ; 松谷 悠佑*  ; 平田 悠歩   ; 土田 秀次*; 横谷 明徳*

Kai, Takeshi; Toigawa, Tomohiro; Matsuya, Yusuke*; Hirata, Yuho; Tsuchida, Hidetsugu*; Yokoya, Akinari*

放射線DNA損傷を推定するには、水の放射線分解の結果生じる低エネルギー電子の科学的知見が必要となる。しかしながら、水の放射線分解の解析は非常に複雑であるため本研究では、シンプルな水の光分解に関する低エネルギー電子の実験値と、水中の電極への光照射により発生した低エネルギー電子の実験値に注目した。本研究ではモンテカルロ法と分子動力学法を組み合わせた計算コードを利用し、これらの実験値を解析した。その結果、異なる実験条件であっても実験値をよく再現することを確認した。本計算コードは低エネルギー電子とDNAの相互作用を解析する強力なツールとなり、放射線DNA損傷の形成メカニズムの解明に適用されることが期待される。

Scientific knowledge of low-energy electrons resulting from water radiolysis is required to estimate radiation DNA damage. However, since the analysis of water radiolysis is very complex, this study focuses on the experimental values of low-energy electrons related to simple water photolysis and those generated by photoirradiation of electrodes in water. Both experimental analyses involve the presence or absence of a Coulomb field in the parent ion. In this study, we analyzed these experimental values using a calculation code that combines Monte Carlo and molecular dynamics methods. As a result, it was shown that the code reproduced the experimental values even under different experimental conditions, and the code was validated. The calculation code will be a powerful tool for analyzing the interaction between low-energy electrons and DNA, and is expected to be applied to elucidate the formation mechanism of radiation DNA damage.