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Releases 水に溶けたラジウムの姿を世界で初めて分子レベルで観測 DATE2022.09.27 #Press Releases 水に溶けたラジウムの姿を世界で初めて分子レベルで観測 ― キュリー夫妻による発見から 124 年、ラジウムの分子レベル研究の幕開け ―   日本原子力研究開発機構 東京大学大学院理学系研究科 大阪大学放射線科学基盤機構 東京大学アイソトープ総合センター 概要 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 システム計算科学センター シミュレーション技術開発室の山口瑛子研究員、奥村雅彦研究主幹、先端基礎研究センター 耐環境性機能材料科学研究グループの田中万也研究主幹、物質科学研究センターの矢板毅副センター長、大阪大学放射線科学基盤機構附属ラジオアイソトープ総合センターの吉村崇教授、及び東京大学大学院理学系研究科/アイソトープ総合センター長の高橋嘉夫教授らは、水溶液中にイオンとして溶けたラジウム(ラジウムイオン: Ra2+)と、その周辺に存在する水分子の構造(水和構造)について、分子レベルの観測に世界で初めて成功しました。さらに、シミュレー ションを用いて、Ra2+は同族元素に比べて水分子を束縛する力が弱く、水和構造が変化しやすいことを明らかにしました。 放射性元素であるラジウムは1898 年にキュリー夫妻によって発見されました。現在では、ラジウムと同族元素のカルシウムが形成する骨にラジウムが集まる性質を活かし、骨に転移したがんを放射線で治療する薬に使われています。また、ラジウムはウランなどの壊変により生成されるため、鉱物の放射年代測定に利用されます。一方で、シェールガス 3) などの地下資源の掘削時に環境を汚染する可能性が指摘されています。そのため、ラジウムの化学的性質の解明は急務です。しかし、ラジウム自体が強い放射能を持つだけでなく、ラジウムの壊変により気体の放射性元素ラドンが生成し、内部被ばくの危険性が高まりま す。これらの危険性から、高濃度ラジウムを必要とする分子レベルの実験はこれまで実施できず、発見から 100 年以上経ってもラジウムの化学的性質は未解明でした。 本研究では、ラドンの漏洩を防ぐ測定容器を開発し、高濃度ラジウム試料を安全に作製・運搬・測定する手法を確立しました。さらに世界最高性能の放射光実験施設の一つであるSPring-8 を用いることで、世界初となる Ra2+水和構造の分子レベル測定に成功しました。また、スーパーコンピューターを用いて高精度なシミュレーションを行い、実験結果を再現した 上で、Ra2+は同族元素よりも周辺の水分子を束縛する力が弱く、水和構造が変化しやすいことも明らかにしました。これらの結果から、Ra2+は同族元素と比べて、水から離れ生体内や環境中に取り込まれやすいことが示唆されました。 本研究により、放射光実験とシミュレーションによるラジウムの分子レベルの化学研究手法を確立しました。今後、本手法を基により複雑な化学反応の研究に応用することで、がん治療薬の作用機序解明や新薬開発、土壌の年代推定法の精緻化、環境問題の解決等、社会的に重要な課題の解決へ繋がることが期待されます。本研究成果は、8 月 19 日付（日本時間）の米国 Cell Press 社「iScience 誌」に掲載されました。   図：本研究の概要図   詳細については、日本原子力研究開発機構 のホームページをご覧ください。     News Press Releases 2024年 2023年 2022年 2021年 News 受賞・表彰 2024年 2023年 2022年 2021年 総長賞・学修奨励賞・研究奨励賞 受賞者一覧 お知らせ Features 理学部ニュース トピックス 2024年 2023年 2022年 2021年 理学エッセイ 理学のタマゴ 理学のススメ 未来へのとびら 理学の研究者図鑑 理学の謎 １+１から∞の理学 学部生に伝える研究最前線 理学の本棚 学生支援室よりみなさんへ・男女共同参画委員会よりみなさんへ 温故知新 英語で伝える科学 理学部見聞録 リガクル YouTubeチャンネル Events 理学部公開講演会 オープンキャンパス 高校生講座 女子中高生イベント 東京大学理学部ホームカミングデイ サイエンスカフェ 臨海実験所 植物園本園・分園 木曽観測所 過去に開催したイベント イベント通知メールの登録 サイエンスギャラリー イメージバンク 全て 建物 人 歴史 設備 教育 研究 物理学専攻 天文学専攻 地球惑星科学専攻 化学専攻 生物化学専攻 生物科学専攻 臨海実験所 植物園 地殻化学実験施設 天文学教育研究センター 数理科学研究科 学務からのお知らせ News Press 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