内殻励起を用いたサイト選択的解離の研究-分子ナイフへの応用を目指して-

• 研究課題/領域番号: 17550013
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 長岡 伸一 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (30164403)
• 研究分担者: 間瀬 一彦 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教授 (40241244) ; 高橋 修 広島大学, 理学研究科, 助手 (60253051)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 化学物理 / 原子・分子物理 / ナノ材料 / サイト選択 / 内殻 / 分子ナイフ

研究概要

我々は軟X線を分子のためのナイフとして用い、内殻励起後のサイト選択的解離に基づいて、分子から原子や原子団の切り取りを行うことを目的として研究を行った。軟X線励起の電子-イオン同時計数法、表面・凝縮相用の光電子-オージェ電子同時計数法などを用いて、周辺の環境が異なる2個のケイ素原子を含む分子(例えば、F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3)、N_2O、温室効果を示すCF_3SF_5、蟻酸二量体(HCOOH)_2などの各種内殻励起後のサイト選択的解離の実験を行い、サイト選択性が明瞭に現れる条件を求め、実験結果をab initio分子軌道法などを用いて解釈することを試み、その結果に基づいて、内殻励起を分子のためのナイフとして用いる方法を追求じた。
特に、F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3気体のSi2p光イオン化後のサイト選択的解離については光電子(オージェ電子)-光イオン-光イオン三重同時計数溝を用いて、生成するイオンペアのサイト依存性やオージェ終状態依存性を明らかにした。さらに、オージェ終状態の電子配置やサイト澤択的オージェスペクトルをab initio分子軌道法などを用いて求め、実験結果と比較した。イオンペアはイオン化サイト付近の解離によって生成し、サイト選択性はほぼ100%であった。また、オージェ終状態の余剰エネルギーが増加したり、イオン化サイト付近の振動自由度が低くて余剰エネルギーを十分消費できないときには、イオン化サイト付近のみならず分子全体に解離が広がることが分かった。F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3は、Si2p光イオン化によって気相でも凝縮相でも顕著なサイト選択的解離を示したが、Sils光イオン化ではその選択性は減少した。また、N_2Oのようにサイトを直接結合させた分子ではサイト選択性は無視できる程度であづた。

研究成果

• [雑誌論文] Electron-Ion-Ion Triple-Coincidence Spectroscopic Study of Site-Specific Fragmentation Caused by Si : 2p Core-Level Photoionization of F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 75(2)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electron-Ion-Ion Triple-Coincidence Spectroscopic Study of Site-Specific Fragmentation Caused by Si:2p Core-Level Photoionization of F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka, G.Prumper, H.Fukuzawa, M.Hino, M.Takemoto, Y.Tamenori, J.Harries, I.H.Suzuki, O.Takahashi, K.Okada, K.Tabayashi, X.-J.Liu, T.Lischke, K.Ueda
  • 雑誌名: Phys.Rev.A 75(2)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electron-Ion-Ion Triple-Coincidence Spectroscopic Study of Site-Specific Fragmentation Caused by Si : 2p Core-Level Photoionization of F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.A 75(2)
• [雑誌論文] Recent Progress in Coincidence Studies on Ion Desorption Induced by Core Excitation (2006)
  • 著者名/発表者名: E.Kobayashi et al.
  • 雑誌名: J. Phys, : Condens. Matter 18(30)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Auger Decay Calculations with Core-hole Excited State Molecular Dynamics Simulations of Water (2006)
  • 著者名/発表者名: O.Takahashi et al.
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 124(6)
  • NAID: 120000880586
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Recent Progress in Coincidence Studies on Ion Desorption Induced by Core Excitation (2006)
  • 著者名/発表者名: E.Kobayashi, K.Mase, A.Nambu, J.Seo, S.Tanaka, T.Kakiuchi, K.K.Okudaira, S.Nagaoka, M.Tanaka
  • 雑誌名: J.Phys. : Condens.Matter 18(30)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Auger Decay Calculations with Core-hole Excited State Molecular Dynamics Simulations of Water (2006)
  • 著者名/発表者名: O.Takahashi M.Odelius, D.Nordlund, H.Bluhm, A.Nilsson, L.G.M.Pettersson
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 124(6)
  • NAID: 120000880586
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Chemical Shifts in ESCA and NMR : the Case of Bridged Trichlorosilyl-Trimethylsilyl Molecules (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 79(4) ページ: 537-548
• [雑誌論文] Site-Specific Fragmentation following F ls photoionization of Free CF_3SF_5 Molecules Studied by Electron-Ion Coincidence Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Fukuzawa et al.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 431(4-6) ページ: 253-256
• [雑誌論文] Inner-Shell Excitation Spectroscopy and Fragmentation of Small Hydrogem-Bonded Clusters of Formic Acid after Core Excitations at the Oxygen K Edge (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Tabayashi et al.
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 125(19)
• [雑誌論文] Recent Progress in Coincidence Studies on Ion Desorption Induced by Core Excitation (2006)
  • 著者名/発表者名: E.Kobayashi et al.
  • 雑誌名: J.Phys. : Condens.Matter 18(30)
• [雑誌論文] Site-Specific Fragmentation Caused by Si : 1s Core-Level Photoionization of F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 412(4-6) ページ: 459-463
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ion Desorption Caused by N1s Core-Llevel Photoexcitation of N_2O on Si(100) Surface (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka, K.Mase
  • 雑誌名: Surf. Sci. 593(1-3) ページ: 276-272
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Site-Specific Fragmentation Caused by Core-Level Photoexcitation : Comparison between Si : 1s and 2p Photoexcitations in F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: Int. J. Mass Spectrom. 247(1-3) ページ: 101-105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Site-specific Fragmentation Caused by Si:1s Core-Level Photoionization of F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka, Y.Tamenori, M.Hino, T.Kakiuchi, J.Ohshita, K.Okada, T.Ibuki, I.H.Suzuki
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 412(4-6) ページ: 459-463
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ion Desorption Caused by N1s Core-Level Photoexcitation of N_2O on Si(100) Surface (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka, K.Mase
  • 雑誌名: Surf.Sci. 593(1-3) ページ: 276-272
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Site-Specific Fragmentation Caused by Core-Level Photoexcitation : Comparison between Si:1s and 2p Photoexcitations in F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 Vapor (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka, A.Tamura, A.Fujii, J.Ohshita, K.Okada, T.Ibuki, I.H.Suzuki, H.Ohashi, Y.Tamenori
  • 雑誌名: Int.J.Mass Spectrom. 247(1-3) ページ: 101-105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Site-specific fragmentation caused by Si:1s core-level photoionization of F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 vapor (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 412・4-6 ページ: 459-463
• [雑誌論文] Ion desorption caused by N1s core-level photoexcitation of N_2O on Si(100) surface (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka, K.Mase
  • 雑誌名: Surface Science 593・1-3 ページ: 276-272
• [雑誌論文] Site-specific fragmentation caused by core-revel photoexcitation : Comparison between Si : ls and 2p photoexcitations in F_3SiCH_2CH_2Si(CH_3)_3 vapor (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Nagaoka et al.
  • 雑誌名: International Journal of Mass Spectrometry 247・1-3 ページ: 101-105
• [雑誌論文] Studies of the X-ray absorption spectra of some methylcyano esters (2005)
  • 著者名/発表者名: O.Takahashi et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 142・2 ページ: 113-119
  • NAID: 120000878832
• [雑誌論文] Molecularly intact and dissociative adsorption of water on clean Cu(110) : A comparison with the water/Ru(001) system (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Andersson, O.Takahashi et al.
  • 雑誌名: Surface Science 585・3
• [雑誌論文] Unimolecular decomposition of formic acid in the gas phase - On the ratio of the competing reaction channels (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, O.Takahashi et al.
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 109(24) ページ: 5352-5357