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ポリマー分解

HALSがポリマーの光酸化を上手く防止
露光によるポリマーの劣化は、ポリマーの変色および機械的特性(弾性、靭性など)の低下をもたらします。この分解を防ぐためには、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)をポリマーに添加します。このような光安定剤のEPR信号をモニタリングすることにより、その有効性をEMXnanoを用いて評価することができます。詳細はこちら...

 

 

EPR material science irradiation
Photo initiation and radical formation upon light irradiation
EPR material science hals spectrum
The EPR signal generated in the polymer during UV irradiation (left) is completely suppressed after addition of the HALS where only the HALS EPR spectrum is observed (right)

ポリマー構造

窒素酸化物スピンラベルを用いた高分子電解質多層(PEM)膜のEPR研究
高分子電解質(解離したイオン基を有するポリマー)の積層膜は、反対に荷電した高分子電解質を交互に吸着させる、いわゆるLayer by Layer法によって形成されます。遊離窒素酸化物(4-アミノ-TEMPO)で通常スピン標識した強ポリカチオンと弱ポリアニオンからなるPEM膜を対象にEPR研究が行われています。PEM膜の成長をモニタリングして、EPRで定量すると、各二重層に関する情報が得られます。

EPR material science polycation
Signal intensity of polycation/TEMPO-labeled polyanion multilayer films in contact with buffer solution of pH 4 in dependence on number of double layers NDL.

塗料の特性

塗料の紫外線曝露後の劣化を示すHALS EPR信号
塗膜劣化の主な原因は、バインダーや特定の顔料などのいくつかの成分の劣化です。この劣化は、紫外線(日光)や湿気への長期曝露や凍結融解の繰り返しによるフリーラジカルの生成に起因します。フリーラジカルは反応性が高く、物質を化学結合させたり切断したりします。曝露による塗料の耐久性は、実際のところ、フリーラジカルによる塗膜の破壊のことです。このプロセスは肌の老化と非常によく似ています。皮膚にはフリーラジカルが含まれており、長期間、日光にさらされると、しわ、皮膚剥離、しみ、全体的な乾燥といった老化の徴候が見られます。

EPR material science paint
EPR material science HALS
EPR spectra of HALS (hindered amine light stabilizers) detected in paint after UV exposure

太陽電池

EPRによるアモルファスシリコンの欠陥の検出
シリコンは、単結晶または多結晶のいずれの形態も、太陽光発電業界での太陽電池の製造に最も一般的に使用されている材料です。常磁性欠陥の特性評価はEPRで行うことができ、劣化によって引き起こされる常磁性中心が太陽電池活性層の効率にどのように影響するかについての洞察が得られます。アモルファスシリコンの光起電性に関するEPR研究では、常磁性欠陥の存在とその結果生じる材料などの電荷収集効率との間に強い関係性があることが示されています。

EPR material science solarcells
EPR material science amorphous
Light-induced defect in amorphous silicon detected by EPR due to breaking of weak Si-Si bonds

DNP剤のスクリーニング

ビスTEMPOのEPRスペクトルと双極子カップリングの測定
DNP分極剤の濃度の精度は、DNP実験の成功にとって極めて重要です。特許取得済みのSpinCountモジュールを使用してDNP実験を行う前に、MASローター内のサンプルを事前にスクリーニングすることができます。緩和時間はDNPの効率にとって重要であるため、新しいDNP分極剤の効率を見積もるには低温でのP1/2測定が非常に有益となります。DNP測定において他の重要な特性は、溶液および凍結溶液のEPRスペクトルから容易に測定される電子間の双極子カップリングです。DNP 試薬についてはこちら

EPR material science DNPagents
EPR spectrum of DNP agent (bis-TEMPO biradical)
EPR material science DNPagents structure
Data courtesy of Prof. Thomas Prisner, University of Frankfurt (Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 4996)
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