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松本 貴裕*; 杉本 秀彦*; 大原 高志; 徳光 昭夫*; 冨田 誠*; 池田 進*
Physical Review B, 103(24), p.245401_1 - 245401_9, 2021/06
被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the quantum entangled state of two protons terminating on a silicon surface. The entangled states were detected using the surface vibrational dynamics of nanocrystalline silicon with inelastic neutron scattering spectroscopy. The protons are identical, therefore the harmonic oscillator parity constrains the spin degrees of freedom, forming strongly entangled states for all the energy levels of surface vibrations. Compared to the proton entanglement previously observed in hydrogen molecules, this entanglement is characterized by an enormous energy difference of 113 meV between the spin singlet ground state and the spin triplet excited state. We theoretically demonstrate the cascade transition of terahertz entangled photon pairs utilizing proton entanglement.
松本 貴裕*; 野又 郁実*; 大原 高志; 金光 義彦*
Physical Review Materials (Internet), 5(6), p.066003_1 - 066003_9, 2021/06
被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)The hydrogen isotope deuterium has attracted special interest for the manufacture of silicon (Si) semiconductors as well as for the synthesis of isotopically labeled compounds. However, the efficient production of D or H deuteride in a controlled manner is challenging, and rational H isotope enrichment protocols are still lacking. Here, we demonstrate a highly efficient exchange reaction from H to D on the surface of nanocrystalline Si. Fourfold enrichment of D termination was successfully achieved by dipping n-Si into a dilute D solution. By determining the surface-localized vibrational modes for H-and D-terminated n-Si using inelastic neutron scattering spectroscopy, we found that the physical mechanism responsible for this enrichment originates from the difference in the zero-point oscillation energies and entropies of the surface-localized vibrations.
中根 僚宏*; 米山 翔太*; 兒玉 健*; 菊地 耕一*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 東中 隆二*; 松田 達磨*; 青木 勇二*; 藤田 渉*
Dalton Transactions (Internet), 48(1), p.333 - 338, 2019/01
被引用回数:2 パーセンタイル:11.34(Chemistry, Inorganic & Nuclear)The two-dimensional quadratic lattice magnet, bis(glycolato)cobalt(II) ([Co(HOCHCO)]), showed anti-ferromagnetic ordering at 15.0 K and an abrupt increase in magnetisation at H = 22 600 Oe and 2 K, thereby acting as a metamagnet. Neutron diffraction studies suggested that the magnetic moment vectors of the Co(II) ions had an amplitude of 3.59 mB and were not aligned in a fully antiparallel fashion to those of their neighbours, which caused canting between the magnetic moment vectors in the sheet. The canting angle was determined to be 7.1deg. Canting induced net magnetisation in the sheet, but this magnetisation was cancelled between sheets. The magnetisations in the sheets were oriented parallel to the magnetic field at the critical magnetic field.
松本 貴裕*; 大原 高志; 杉本 秀彦*; Bennington, S. M.*; 池田 進*
Physical Review Materials (Internet), 1(5), p.051601_1 - 051601_6, 2017/10
被引用回数:2 パーセンタイル:7.76(Materials Science, Multidisciplinary)We identified twin split scattering spectra in hydrogen-terminated nanocrystalline silicon by using inelastic neutron scattering spectroscopy. A standard theoretical analysis based on the localized wave function of hydrogen in not sufficient to explain this duality. We show that this duality originates from the cooperative motion of hydrogen and silicon.
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
脳梗塞用薬剤であるエダラボンとその誘導体の抗酸化性を、パルスラジオリシス法を用いて測定した。エダラボンと酸化性ラジカルとの反応性から、OHラジカルの反応の特異性が示唆された。また、エダラボン誘導体とOHラジカルとの反応速度定数の評価を、生成物の直接測定やDMPOを用いた競争反応によって測定した。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
To help for a better understanding about the mechanism of oxidation reactions of edaravone, the transient absorption spectrum and reactivity of edaravone towards various oxidative radicals (OH, N, Br, SO, and CClO) are studied by pulse radiolysis techniques. The spectrum of its reaction with OH is quite different from those with the other oxidizing radicals, because the main transient is of OH-adducts for OH reaction while it is of electron-transfer or H-abstraction for the others. The rate constants of the reaction with OH, N, SO, and CClO are estimated to be 8.710, 5.410, 6.010, and 5.110 Ms, respectively. Moreover the rate constants of the reaction of some edaravone derivatives with OH are estimated.
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
エダラボンは、脳虚血-再灌流時において発生する活性酸素を除去するラジカルスカベンジャーであり、2001年より国内で使用されている脳梗塞用薬剤である。その反応性を調べるため、パルスラジオリシス法を用いてエダラボン水溶液中にさまざまなラジカルを選択的に発生させ、エダラボンと酸化性ラジカルとの反応性を直接的に観測した。反応させたラジカルはOH, N, Br, SO, CClOである。この測定によって、エダラボンとラジカルとの反応速度定数を算出し、生成する反応中間体の吸収スペクトルを得た。N, Br, SO, CClOによるエダラボンの酸化による中間生成物は同一の吸収スペクトルを示し、吸収ピークは=345nm (=2600Mcm)となった。一電子引き抜き反応によるエダラボンラジカルの生成と考えられる。一方、OHとの反応では、吸収ピークは=320nm(=4900Mcm)となり、特異的なスペクトルを示した。OHとほかの酸化性ラジカルとでは異なる反応中間体を生成しているということが示唆される。これは、脱気下においてOHが二重結合への付加反応を起こしているものと考えられる。反応速度定数は、OH, N, SO, CClOそれぞれについて8.510, 5.410, 6.010, 5.110Msと得られた。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
脳梗塞時に発生する活性酸素,フリーラジカルを除去する作用があることから2001年より国内において臨床で使用されているエダラボンは、その優れた抗酸化性から、放射線防護剤としての利用も検討され、研究されている。最近ではエダラボン同様の反応性を期待されたエダラボン誘導体についての研究開発も行われており、ESRによる実験で、フェニル基を2-ピリジル基で置換した誘導体がエダラボンよりはるかに優れたOHラジカルとの反応性を示すという報告もなされている。エダラボンやその誘導体とOHなどの水の放射線分解生成物との反応性を明らかにすることは、放射線防護剤の研究において重要であり、本研究ではその反応初期過程を観測することを目的としてパルスラジオリシス法による測定を行った。その結果、ピリジン環を持つエダラボン誘導体について、DMPOを競争剤に用いた測定で得られた速度定数が直接測定した値の2倍程度の値を示した。ピリジン環を持つエダラボン誘導体がスピントラップ剤DMPOと相互作用し、OHラジカルとの反応性に影響を与えているものと考えられる。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
Edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one) is known as a neuroprotective as well as a radioprotective drug. This is thought to be due to its potent free radical scavenging capacity. To help for a better understanding about the mechanism of oxidation reactions, the transient absorption spectrum and reactivity of edaravone towards various oxidative radicals (OH, N, Br, SO, and CClO) are studied by pulse radiolysis techniques. The spectrum of its reaction with OH is quite different from those with the other oxidizing radicals. Moreover, to study the structure-activity-relationships, the rate constants of the reaction of some edaravone derivatives with OH are estimated by both buildup kinetics and competition method using carbonate ion and DMPO as competitors. The rate constant of derivatives having pyridine ring as a substituent by DMPO competition was estimated twice as high as that by buildup kinetics. This might be due to a possible interaction between these kind of derivatives and DMPO. We also calculated the heats of formation (HOF) using Gaussian03 program to identify the possible reaction mechanism of edaravone with OH.
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
Edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one) is known as a neuroprotective as well as a radioprotective drug, and some edaravone derivatives are also studied and developed as a radioprotector. These are thought to be due to their potent free radical scavenging activity. Pulse radiolysis technique was performed to examine the reactivity of edaravone and its derivatives (Fig.1) towards OH in aqueous solution. The rate constants of the reaction of some edaravone derivatives with OH were measured by both buildup kinetics and competition method using CO and DMPO (5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide) as competitors. The experimental results showed all derivatives were good OH scavengers (10 dmmols). Moreover, the rate constants of derivative No.1 and No.5 by competition method with the DMPO were estimated twice as high as that by buildup kinetics. This might be due to a possible interaction between the pyridine ring and DMPO. The interaction between the derivative and DMPO was also implied by UV spectroscopy. Since the DMPO is widely used as a competitor for the determination of reactivity of antioxidants in an ESR spin trapping method, this result suggests that much care should be paid for using the DMPO, which might induce a certain interaction with the pyridine ring.
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 山下 真一; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
脳梗塞時に発生する活性酸素、フリーラジカルを除去する作用があることから2001年より国内において臨床で使用されているエダラボン(3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one)は、その優れた抗酸化性から、放射線防護剤としての利用も検討され、研究されている。最近ではエダラボン同様の反応性を期待されたエダラボン誘導体についての研究開発も行われており、ESRによる実験で、フェニル基をピリジン環で置換した誘導体がエダラボンより優れたOHとの反応性を示すという報告もなされている。エダラボンやその誘導体とOHなどの水の放射線分解生成物との反応性を明らかにすることは、放射線防護剤の研究において重要であり、本研究ではその反応初期過程を明確にすることを目的としてパルスラジオリシス法による測定を行った。速度定数は生成するラジカルの直接測定、炭酸イオンやDMPOを競争剤に用いた競争反応による測定により評価した。直接測定ではすべての誘導体において拡散律速に近い反応性を示した。炭酸イオンとの競争反応の結果も同様のものとなった。これらの結果から、エダラボン誘導体はエダラボン同様に優れたラジカル捕捉剤であることがわかった。DMPOとの競争反応を用いての速度定数評価では、ピリジン環を持つ誘導体について、直接測定の2倍程度高い値が得られた。これからピリジン環を持つ誘導体とDMPOとの間に相互作用が存在することが示唆された。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 山下 真一; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
放射線防護剤としての利用が期待されている抗酸化性薬剤エダラボン(3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one)やその誘導体の反応性について、パルスラジオリシス法を用いて反応初期過程の測定を行った。誘導体とOHとの反応性はエダラボンと同程度に高く、優れたラジカル捕捉剤であることが示された。また本測定により、ピリジン環を持ったエダラボン誘導体とスピントラップ剤DMPO(5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide)との相互作用が示唆された。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; 山下 真一; Fu, H. Y.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
抗酸化剤エダラボン(3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one)とOHラジカルとの反応性を明らかにするため、置換基を変化させたエダラボン誘導体について酸化性ラジカルとの反応性をパルスラジオリシス法により測定した。生成する中間体の吸収スペクトルを観測したところ、エダラボンとOHラジカルとの反応はフェニル基へのOH付加反応であることが示された。また、量子化学計算からフェニル基の2'位への付加体が最も安定化するということが示された。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; Fu, H.*; 山下 真一; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
エダラボン(Radicut, 3-methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one)は脳保護剤として2001年より日本で臨床利用されているフリーラジカル捕捉剤である。その高いラジカル捕捉作用から近年では放射線防護剤としての利用も検討されている。臨床における関心から抗酸化作用を調べた研究は多く存在するが、その反応性に関する研究については少ない。過酸化ラジカルとの反応や酸化反応を引き起こす酵素を使った実験結果が報告されているに過ぎず、OHラジカルとの反応性を調べた報告はほとんどない。OHラジカルは放射線による間接効果の主な原因であると考えられており、その反応性を評価することは重要である。本研究では、エダラボンとOHラジカルとの反応メカニズムを明らかにすることを目的とし、パルスラジオリシス法を用いて、エダラボンとエダラボンのフェニル基をメチル基で置換した1,3-dimethyl-2-pyrazolin-5-oneについてOHラジカルや他の酸化性ラジカルとの反応性を評価した。結果、エダラボンの反応においてOHラジカルは他の酸化性ラジカルとは異なる中間体を生成することが明らかとなった。一方、1,3-dimethyl-2-pyrazolin-5-oneの反応においてはOHと他の酸化性ラジカルとで同一の中間体を生成しており、エダラボンとOHラジカルとの反応は、フェニル基が重要な役割を担っていることが示された。従来、エダラボンの酸化性ラジカルとの反応性のメカニズムは電子移動反応や水素引き抜き反応であると考えられていたが、OHラジカルとの反応についてはフェニル基への付加反応が主たる反応であると考えられた。
端 邦樹; 勝村 庸介; Lin, M.; 室屋 裕佐*; 山下 真一; Fu, H. Y.*; 工藤 久明*; 中川 恵一*; 中川 秀彦*
no journal, ,
エダラボンとその誘導体についてOHラジカルとの反応性をパルスラジオリシス法により評価した。反応の過渡吸収スペクトルを測定し、比較したところ、エダラボンのフェニル基へのOH付加反応が示された。さらに量子化学計算から、フェニル基のオルト位へのOH付加反応が最も起こりうる反応であると示唆された。
端 邦樹; Fu, H. Y.*; 勝村 庸介*; Lin, M.; 室屋 裕佐*; 山下 真一; 工藤 久明*; 中川 秀彦*
no journal, ,
活性酸素などの酸化性ラジカルによる生体内分子の損傷はがんや心疾患といったさまざまな損傷の引き金として知られる。こうした酸化性ラジカルは生体内の水分子の放射線による電離によっても発生し、放射線による生体影響の要因となっている。抗酸化物質は生体内で酸化性ラジカルに対する還元剤として働き、OHラジカルやスーパーオキシドアニオンラジカルといった酸化性ラジカルをよく捕捉することが知られている。また、DNAが酸化を受けて発生するDNAラジカルを還元する、いわゆる化学修復作用を示すことも示唆されている。本研究は抗酸化物質の放射線防護作用の解明及び反応性の評価を行うことを目的とし、おもにパルスラジオリシス法を用いた化学的手法による抗酸化作用の測定を行っている。脳梗塞用の抗酸化性薬剤であるエダラボンや天然フラボノイドであるシリビンについて、酸化性ラジカルとの反応性の測定やdGMPをDNAに見立てた化学的な系での化学修復作用の測定を行った。結果、これらの抗酸化物質による酸化性ラジカルとの高い反応性が確認され、またシリビンやその誘導体に関しては化学修復作用を示すことも確認された。