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高密度放射線励起場における低温凝縮系からの物質合成

Research Project

Project/Area Number 17656306
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nuclear engineering
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

馬場 祐治  Japan Atomic Energy Agency, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (90360403)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 関口 哲弘  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究副主幹 (20373235)
下山 巌 (下山 巖)  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究職 (10425572)
岩瀬 彰宏  大阪府立大学, 工学研究科マテリアル工学部門, 教授 (60343919)
Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords放射線 / 高密度励起 / 吸着 / 極低温 / 表面化学反応 / 質量分析 / 光電子分光 / 放射光
Research Abstract

本課題は、放射線照射によって化学結合が新たに生成して新しい物質が合成される可能性を探りその反応機構を解明することを目的とした。具体的には、極低温で凝縮した軽分子にイオンビームを照射し、脱離種と反応生成物の分析を行った。このような反応は宇宙空間において惑星表面や彗星表面で日常的に起こっており、自然界におけるアミノ酸などの生命関連分子の起源とも言われているが、分子生成の有無や反応機構はわかっていない。平成18年度までの研究において、窒素、メタンなどの凝縮系にkeV領域のヘリウムイオンを照射すると、種々のファンデアワールスクラスターイオンが脱離することを見出した。これらの成果に基づき、平成19年度は、吸着層の数を正確に制御したメタン、重水素化メタンなどについて、ヘリウムイオン照射による正イオンおよび中性分子の脱離について検討し以下の結果を得た。1)照射によりファンデアワールスクラスターだけでなく、アセチレン、エチレンなど明確な共有結合を持つ正イオン、中性分子が生成する。2)数層までの薄い吸着層からは主にモノマーイオンのみが脱離するが、吸着層数が増えるに従って分子量のより大きなイオンが脱離する。
これらの実験結果を、ヘリウムイオンのエネルギー損失過程に関するモンテカルロシミュレーション計算と比較した結果、モノマーイオンは電子的エネルギー損失にともなう1電子励起過程により脱離するのに対し、アセチレン、エチレンなど分子量の大きなイオンは原子核衝突による高密度励起の結果生成することを明らかにした。
これらの成果は、宇宙環境下など極低温における放射線誘起分子生成反応の存在を明確に示すとともに、その反応機構を明らかにした点で重要な成果と考える。ファンデアワールス分子だけでなく、共有結合をもつ種々の有機分子が生成することを見出したことは、放射線を使った極低温からの新物質合成に道を拓くものと考える。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (51 results)

All 2008 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (21 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (29 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 放射光軟X線と光電子顕微鏡を組み合わせたナノメートルスケールの化学結合状態マッピング2008

    • Author(s)
      平尾 法恵、馬場 祐治、関口 哲弘、下山 巌、本田 充紀
    • Journal Title

      分析化学 57

      Pages: 41-47

    • NAID

      110006548905

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    • Journal Title

      J. Ceramic Soc. Jpn. 116

      Pages: 216-219

    • NAID

      110006571079

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      Pages: 96-97

    • NAID

      10020148159

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      Pages: 5453-5453

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      Y. Baba, T. Sekiguchi, I. Shimoyama, M. Honda, N. Hirao, J. Deng and A. Narita
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      J. Phys. Conf. Ser. (掲載確定)

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      Appl. Surf. Sci. (掲載確定)

    • NAID

      120006502241

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      馬場 祐治、関口 哲弘、下山 巌、本田 充紀、平尾 法恵、Deng J.、成田 あゆみ、
    • Organizer
      日本化学会第88春季年会
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      つくば
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      第25回PFシンポジウム
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      つくば
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      第21回放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
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      滋賀県草津市
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      滋賀県草津市
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      馬場 祐治、関口 哲弘、下山 巌、本田 充紀、平尾 法恵、成田 あゆみ、Deng J.
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      第19回日本化学会関東支部茨城地区研究交流会
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      2007-11-30
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      第19回日本化学会関東支部茨城地区研究交流会
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      水戸
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      2007-11-30
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      金沢
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      金沢
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      2007-09-18
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      Stockholm
    • Year and Date
      2007-07-04
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Chemical-state-selective observations on silicon compounds at nanometer scale by photoelectron emission microscopy combined with synchrotron radiation2007

    • Author(s)
      Y. Baba, T. Sekiguchi, I. Shimoyama, M. Honda, N. Hirao, Deng J, and A. Narita
    • Organizer
      The 13th International Conference on Solid Surface
    • Place of Presentation
      Stockholm
    • Year and Date
      2007-07-04
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 軟X線放射光を用いた有機・生体分子薄膜の物性評価とナノ構造解析2007

    • Author(s)
      馬場 祐治
    • Organizer
      PF研究会「高輝度真空紫外・軟X線を用いた機能性有機・生体分子薄膜研究の新展開」
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2007-05-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 金とSを含むアミノ酸およびS化合物の金属-分子界面結合状態の解明2007

    • Author(s)
      本田 充紀、馬場 祐治、平尾 法恵、成田 あゆみ、関口 哲弘
    • Organizer
      PF研究会「高輝度真空紫外・軟X線を用いた機能性有機・生体分子薄膜研究の新展開」
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2007-05-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 軟X線領域の放射光を用いた光電子顕微鏡による化学結合状態マッピング2007

    • Author(s)
      平尾 法恵、馬場 祐治、関口 哲弘、下山 巌、本田 充紀、Deng. J.
    • Organizer
      PF研究会「高輝度真空紫外・軟X線を用いた機能性有機・生体分子薄膜研究の新展開」
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2007-05-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.harima.jaea.go.jp/

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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