有機イオンビーム法を用いた反応実験による有機反応論の検証

• Project/Area Number: 20038049
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 高口 博志 Hiroshima University, 大学院・理学研究科, 准教授 (40311188)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2008: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 化学反応ダイナミクス / 有機反応論 / イオン・分子反応

Research Abstract

前年度までに製作したイオン・分子反応実験装置に波長可変紫外光源によるイオン化法を導入し、NOイオンおよびメチルラジカルイオンの状態選別イオンビーム発生実験を行った。反応実験における衝突エネルギーは、イオン電極群により0.1から10eVの範囲で制御されるが、衝突エネルギー幅の下限が、前駆体分子線の並進エネルギー幅で与えられることが昨年度までに行ったイオン経路シミュレーション計算により示されていた。発生したイオンビームの衝突エネルギー幅を評価するために、前駆体分子線の共鳴多光子イオン化スペクトルを測定して、回転温度を並進温度に近似して解析したところ、分子線回転温度は4Kであった。これは分子線速度1800m/s(He希釈気体試料)を仮定したときのエネルギー分解能15%に相当する。パルスバルブおよびバルブ周辺の分子線発生領域の仕様を大幅に改良したことにより得られたこの狭い速度幅は、衝突エネルギー0.1eVまでの超低エネルギー反応実験が有意に実行できることを示している。イオン経路シミュレーション計算が、生成プロトンを検出対象とした際に再捕捉効率が著しく低下することを示したことから、イオンガイドの改良が必要とされた。これは、反応セル通過後の生成物イオンの再捕捉に対して、反応熱による反跳エネルギーが大きく影響するためである。市販のRF発振器とRFアンプを発振段および増幅段として、コア条件の異なる複数の共振式インターフェース回路を組み合わせることで、1～30MHz全域において100V以上のRF電圧を供給できるシステムを完成させた。これにより高発熱反応とプロトン反応を対象とできるようになった。前年度までの装置シミュレーションにおいて問題となっていた技術的問題点を解決し、状態選別した分子イオンの衝突エネルギーを制御した反応実験装置を完成することができた。

Research Products

• [Journal Article] Nascent vibrational Energy Distributions of O_2(X^3Σ_g-, v=6-13) Generated in the Photolysis of O_3 at 266nm. (2010)
  • Author(s): S.Watanabe, S.Usuda, H.Kohguchi, K.Yamasaki
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A 114(2) Pages: 735-740
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct Determination of the Rate Coefficient for the Reaction of O(^1D) with OCS (2009)
  • Author(s): K.Orimi, S.Watanabe, H.Kohguchi, K.Yamasaki
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 483 Pages: 16-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Super-resolution photoelectron imaging with real-time subpixelation by field programmable gate array and its application to NO and benzene photoionization (2009)
  • Author(s): Y.Ogi, H.Kohguchi, D.Niu, K.Ohshimo, T.Suzuki
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A 113(52) Pages: 14536-14544
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reaction Mechanism Duality in O(^1D_2)+CD_4→OD+CD_3 Identified from Scattering Distributions of Rotationally State Selected CD_3 (2008)
  • Author(s): H. Kohguchi
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics (Communication) 10 Pages: 7222-7225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetic Study of Vibrational Energy Transfer from a Wide Range of Vibrational Levels of O_2(X^3〓_g-, v=6-12) to CF_4 (2008)
  • Author(s): S. Watanabe
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A 112(39) Pages: 9290-9295
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Collision energy dependence of O(^1D)+HCl→OH+Cl(^2P) reaction studied by crossed beam scattering and quasiclassical trajectory calculations on ab initio potential energy surfaces (2008)
  • Author(s): H. Kohguchi
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A 112(5) Pages: 818-825
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プロパンの紫外多光子解離による水素原子生成機構の解明 (2009)
  • Author(s): 泉真里, 高口博志, 山崎勝義
  • Organizer: 日本化学会西日本大会2009
  • Place of Presentation: 松山市
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] O(^1D)+OCS反応による振動励起SO生成過程の速度論的研究 (2009)
  • Author(s): 折見健一, 渡辺信嗣, 高口博志, 山崎勝義
  • Organizer: 日本化学会西日本大会2009
  • Place of Presentation: 松山市
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] OHの振動励起によるOH+CO→H+CO_2反応の加速 (2009)
  • Author(s): 河野七瀬, 高口博志, 山崎勝義
  • Organizer: 日本化学会西日本大会2009
  • Place of Presentation: 松山市
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] Reaction dynamics of O(^1D_2)+CD4→OD+CD_3 studied by state-selected differential cross section measurement (2009)
  • Author(s): Ogi Yoshihiro, Ohshimo Keijiro, Kohguchi Hiroshi, Suzuki Toshinori
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮市
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Development of High Resolution Photoelectron Imaging Apparatus (2009)
  • Author(s): Ogi Yoshihiro, Kohguchi Hiroshi, Niu Dongmei, Ohshimo Keijiro, Suzuki Toshinori
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮市
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Generation of Highly Vibrationally Excited SO(X^3Σ^-) in the Reaction of O(^1D)+OCS (2009)
  • Author(s): Orimi Kenichi, Watanabe Shinji, Kohguchi Hiroshi, Yamasaki Katsuyoshi
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮市
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Generation of Hydrogen Atom in Multiphoton Dissociation of Propane at 243nm (2009)
  • Author(s): Izumi Mari, Kohguchi Hiroshi, Umemoto Hironobu, Yamasaki, Katsuyoshi
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮市
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Kinetic Study on the Reactions of Vibrationally Excited OH(X^2II) with CO (2009)
  • Author(s): Kohno Nanase, Watanabe Shinji, Kohguchi Hiroshi, Yamasaki Katsuyoshi
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮市
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] 単一回転状態を選択したO(^1D)+CD_4反応の微分散乱断面積測定と粒子間相関 (2008)
  • Author(s): 高口博志
  • Organizer: 第24回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2008-06-03
• [Presentation] O(^1D)+N_2O反応の状態選別微分断面積の測定 (2008)
  • Author(s): 高口博志
  • Organizer: 第24回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2008-06-01