研究

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研究

Woodward研究室での研究は、物理学、化学、生物学の側面を取り入れ、実験的手法と理論的手法の両方を採用し、複数の学問分野が密接に結びついています。主な研究分野は次のように分けられます。

装置開発

化学システムにおける磁場効果

生物システムにおける磁場効果

共鳴磁気分光法

論文のリストにはここからアクセスできます。

Woodwardグループの研究の重要な側面の1つとして、既存ではない新しい実験的アプローチを行っています。従って、Woodwardグループのほとんどすべての機器は、グループ自身によって開発、設計、および構築されています。新しい測定器を構築することは、新しい計測を可能にする大きな利点がありますが、測定を行う前に大量の作業を必要とし、グループのメンバーの幅広いスキルと専門知識が必要です。

新しい測定器の例として、化学反応のRF放射の影響を測定する装置(Woodward, at Oxford)、光検出磁気共鳴における短共振マイクロ波パルスの効果を測定するための装置(Woodward, at Riken, Japan)、時間分解赤外分光法による磁場効果を測定する機器(Leicester)、高速磁場スイッチング回路および技術を測定するための計測器(Leicester)、ストップドフロー法により、酵素反応速度への磁場効果を測定する装置(Leicester, Manchester)、VUV生成および波長分離法（Woodward、東京工業大学）および最近開発された磁場効果を利用した（TOADおよびMIM）イメージング顕微鏡（東京大学）があります。

Selected publications

‘Time-resolved optical absorption microspectroscopy of magnetic field sensitive flavin photochemistry.’ L M. Antill, J. P. Beardmore and J. R. Woodward, Rev. Sci. Instr. 89(2):023707 (2018).

‘Optical Absorption and Magnetic Field Effect Based Imaging of Transient Radicals.’ J. P. Beardmore, L M. Antill, and J. R. Woodward, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, DOI: 10.1002/anie.201502591 (2015).

‘A two-color tunable infrared/vacuum ultraviolet spectrometer for high-resolution spectroscopy of molecules in molecular beams.’ J. R. Woodward, H. Watanabe, S. Ishiuchi and M. Fujii; Rev Sci Instrum. 83 (1), 014102 (2012).

‘Rapid rise time pulsed magnetic field circuit for pump-probe field effect studies.’ T. A.Salaoru, and J. R. Woodward. Rev Sci Instrum., 78(3), 036104. (2007)

化学システムにおける磁場効果

ラジカル対（RP）反応の磁場感受性は1970年代に確立され、この分野の研究はこれ以来絶え間なく続いている。RPのダイナミクスは、ラジカルの構造（主に、一重項状態と三重項状態の間の量子力学的スピン状態の進展を引き起こす原因となる超微細結合）とラジカルの運動性（溶液中におけるRPの自由な拡散またはRPが固定されうる場合はより制御される）との両方に依存します。

我々の最近の研究は、低磁場効果（LFE）の理解に焦点を当てています。LFEは非常に弱い磁場で観察される一種の磁場効果ですが、ジェミネート生成し自由に拡散するRPの寄与のより深い理解、そして、様々な種類のマイクロリアクターと固体状態のRPに関心を持っています。

Selected publications

‘Single-molecule spectroscopy of radical pairs, a theoretical treatment and experimental considerations.’ N. Ikeya, E. A. Nasibulov, K. L. Ivanov, K. Maeda & J. R. Woodward, Mol. Phys., DOI: 10.1080/00268976.2018.1559954 (2018).

‘Photoinduced flavin-tryptophan electron transfer across vesicle membranes generates magnetic field sensitive radical pairs.’ L. M. Antill, S. Takizawa, S. Murata & J. R. Woodward, Mol. Phys. DOI: 10.1080/00268976.2018.1524525 (2018)

‘Direct observation of f-pair magnetic field effects and time-dependence of radical pair composition using rapidly switched magnetic fields and time-resolved infrared methods.’ T. A. Foster, A. T. Salaoru, C. B. Vink and J. R. Woodward, Phys. Chem. Chem. Phys. 10, 4020 - 4026 (2008).

‘Hyperfine coupling dependence of the effects of weak magnetic fields on the recombination reactions of radicals generated from polymerisation photoinitiators.’ J. R. Woodward and C. B. Vink; Phys. Chem. Chem. Phys., 9, 6272-6278 (2007).

生物システムにおける磁場効果

Woodward教授は、時間分解電子常磁性共鳴およびCIDEP（chemically induced dynamic electron polarization）の開拓者の1人であるオックスフォード大学のKeith McLauchlan教授のグループで科学研究を開始しました。EPRは、ラジカル、その構造および相互作用、およびそれらの反応性を研究するための非常に強力な技術である。特にRPが光化学反応で生成される場合、RPは電子スピン状態分布が平衡状態から大きく外れた状態で生まれる。分極されたEPR信号は、ペアの起源と反応に関するユニークかつ強力な情報を提供する。EPRから得られる詳細な構造情報と、CIEDPとを組み合わせると、スピン化学者にとって重要な武器となります。

Woodwardグループは、RPダイナミクスの研究、光化学プロセスのメカニズムの解明、生物学的に重要なラジカル種の研究など、様々な状況で様々な形のEPR（CIDEP）を使用してきました。

Selected publications

‘Cellular autofluorescence is magnetic field sensitive’, N. Ikeya and J. R. Woodward, PNAS 118 (3) e2018043118 (2021).

‘Observation of the Δg mechanism resulting from the ultrafast spin dynamics that follow the photolysis of coenzyme B12‘, J. A. Hughes, S. J. O. Hardman, N.S.S. Scrutton, D. M. Graham, J. R. Woodward and A.R. Jones, J. Chem. Phys. 151, 201102; DOI: 10.1063/1.5127258 (2019).

‘Flavin Adenine Dinucleotide Photochemistry Is Magnetic Field Sensitive at Physiological pH.’ L. M. Antill and J. R. Woodward, J. Phys. Chem. Letts. 9(10), 2691–2696 (2018)

‘Continuous Wave Photolysis Magnetic Field Effect Investigations with Free and Protein-Bound Alkylcobalamins.’ Alex R. Jones, Jonathan R. Woodward, and Nigel S. Scrutton; J. Am. Chem. Soc., 131,17246-17253 (2009).

‘Magnetic Field Effect Studies Indicate that the Radical Pair in Adenosylcobalamin- Dependent Ethanolamine Ammonia Lyase is Stabilized Against Geminate Recombination.’ A. R. Jones, Sam Hay, J. R. Woodward and N. S. Scrutton, J. Am. Chem. Soc., 129, 15718- 1572 (2007)

共鳴磁気分光法

Woodward教授は、時間分解電子常磁性共鳴およびCIDEP（chemically induced dynamic electron polarization）の開拓者の1人であるオックスフォード大学のKeith McLauchlan教授のグループで科学研究を開始しました。 EPRは、ラジカル、その構造および相互作用、およびそれらの反応性を研究するための非常に強力な技術である。 RPが適切な光化学反応で生成される場合、RPは核スピン状態分布が非常に平衡状態にない状態で生まれることが多い。これは、ペアの起源と反応に関するユニークで強力な情報を提供する分極されたEPR信号を生じさせる。 EPRが知られている詳細な構造情報と組み合わせると、そのような技術はスピン化学者の兵器の非常に重要な武器です

Woodwardグループは、RPダイナミクスの研究、光化学プロセスのメカニズムの解明、生物学的に重要なラジカル種の研究など、様々な状況で様々な形のEPRを使用してきました

Selected publications

‘Photochemical Spin Dynamics of the Vitamin B12 Derivative, Methylcobalamin.’ V. Lukinović, J. R. Woodward, T. C. Marrafa, M. Shanmugam, D. J. Heyes, S. J. O. Hardman, N. S. Scrutton, S. Hay, A. J. Fielding, and A. R. Jones. J. Phys. Chem. B, DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b01969 (2019)

"Elucidation of the Mechanism by Which Catecholamine Stress Hormones Liberate Iron from the Innate Immune Defense Proteins Transferrin and Lactoferrin.’ S. M. Sandrini, R. Shergill, J.R. Woodward, R. Muralikuttan, R. D. Haigh, M. Lyte, and P. P. Freestone, Journal of Bacteriology, 192(2), 587–594 (2010).

‘Evidence for a novel bisacylphosphine oxide photoreaction from TRIR, TREPR and DFT studies.’ R. S. Shergill, M. Haberler, C. B. Vink, H. V. Patten and J. R. Woodward, Phys. Chem. Chem. Phys., 11, 7248–7256 (2009).

‘Alternative source of emissive CIDEP in the TREPR spectra of benzophenone in alcohols.’ A.R. Jones and J. R. Woodward, Mol. Phys., 104 (10-11), 1551 (2006).