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　化学分野や医疗现场で活跃している核磁気共鸣（狈惭搁）分光法^*1や磁気共鸣画像法（惭搁滨)^*2は、物质が持つ原子の微小な磁石の性质（核スピン）を利用し、そこから放出?吸収される电磁波を観测することで、私达の体を画像化したり生体分子の构造を调べたりしています。しかし、これらの方法は感度が非常に低く、惭搁滨では人体に膨大に存在する水分子の検出に限られていることもあり、がんや代谢に関わるさまざまな分子を画像化することはこれまで困难でした。
　今回、九州大学大学院工学研究院（杨井伸浩准教授、君塚信夫教授）、同大学大学院工学府博士课程の藤原才也大学院生と理化学研究所开拓研究本部?仁科加速器科学研究センター（立石健一郎研究员、上坂友洋主任研究员?室长）の研究グループは、硬さ（结晶性）と柔らかさ（构造変化）を併せ持つユニークなナノ多孔性材料に着目し、これに取り込んだ分子を用いることで、狈惭搁や惭搁滨の感度を室温で数十倍にも向上できる技术を见出しました。
　狈惭搁や惭搁滨で感度を向上するには、観测したい分子が持つ多数の核スピンの方向を同じ方向に揃え、「核偏极」と呼ばれる核スピンの向きの偏りを大きくする必要があります^*3。そのためには、人工的に作り出した大きな核偏极を観测したい分子へ移す过程がありますが、分子の动きを固体のように止める必要があるため、従来は极低温（－150℃以下）で行っていました。研究グループは、ナノ多孔性材料の细孔构造が観测したい分子に対して柔软にフィットする性质に着目し、ナノ多孔性材料を介して、室温で観测したい分子に大きな核偏极を効率よく移すことに初めて成功しました。
　今回実証された柔软な多孔性结晶の応用は、材料化学の分野で培われた细孔构造制御と组み合わせることで、今后さまざまな分子の高感度核磁気共鸣観测を可能にする量子技术に繋がると期待されます。
　本研究成果は、2021年12月22日（水）にドイツの国際学術誌「Angewandte Chemie International Edition」にオンライン掲載されました。また、本研究は、JSTさきがけ「量子技術を適用した生命科学基盤の創出」（JPMJPR18GB）、日本学術振興会科学研究費（JP19J21421, JP20H02713, JP20K21211, JP20H05676, JP21J13049）、積水化学 自然に学ぶものづくり研究助成プログラム、理研－九大科学技術ハブ共同研究プログラム、理化学研究所独創的研究課題「動的構造生物学」からの支援により行われました。

*１) 核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）分光法
¹贬核や¹⁹贵核スピンの集合を静磁场下に置くと、磁场の方向に対して平行、反平行の向きをとる2つの状态に分かれます（図3）。このとき、2つの状态间のエネルギー差に対応する周波数のラジオ波を照射すると、核スピンがラジオ波を吸収し、スピンの向きが反転する核磁気共鸣（狈惭搁）现象が现れます。狈惭搁分光法はこのとき吸収されるラジオ波の周波数が核を取り巻く化学的环境に応じて変化することを利用して物质の构造や运动性を原子レベルで解析する分析法です。

¹贬核スピンの静磁场下あり/なしにおける配向の変化と共鸣

*２) 磁気共鳴画像法（Magnetic Resonance Imaging, MRI）
　ラジオ波と共鸣してそのエネルギーを吸収した核スピンは、再び元の状态に缓和するまでの时间が核スピンを取り巻く环境によって异なります。このことを利用し、その缓和にかかる时间の违いを画像化する手法です。人体を非侵袭的に検査できる有力な手法の一つとして医疗现场で応用されています。

*３) 核スピンの向きの偏りとNMR/MRI感度
　狈惭搁/惭搁滨では核スピンがその向きを反転させる际の信号を取得するため、対象とする物质や分子を构成する核スピンの向きの偏り（核偏极）が大きいほど测定感度は向上します。

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