極低温模擬星間塵表面に存在する超微量分子の非破壊質量分析手法の開発
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20J21681
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石橋 篤季 北海道大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 星間塵表面反応 / 高感度分析法 / 星間化学物理 / 質量分析 / ラジカル反応 / アモルファス氷 / メタノール / OHラジカル / 微量分析 / 光化学反応 / ギ酸メチル / 紫外線誘起反応 |
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| Outline of Research at the Start |
星間分子雲を漂う氷星間塵上では真空低温な環境にもかかわらず様々な化学反応が起きており、これまで様々なシミュレーション実験が行われてきた。特に、有機物などの大きい分子の反応素過程を理解する上で、反応中間体であるラジカルの挙動は非常に重要である。しかし、ラジカルの存在量は微量であるため、従来の手法ではその検出は難しかった。そこで、本研究では氷星間塵を模した試料上に存在する微量な吸着種を非破壊で検出する装置の開発を行う。装置完成後、これまで報告のされてこなかったラジカルの氷表面での物理化学プロセスを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、昨年度の研究により星間空間における複雑有機分子（COMs）形成の鍵であることが判明した、H2O氷表面におけるCH3OHとOHラジカル反応についての研究を行った。
CH3OHは、星間塵上に豊富に存在する分子であり、星間空間において検出されている様々なCOMsを形成するための出発物質であることが推定されている。昨年度の研究で、我々は、H2O氷表面におけるCH3OHとOHラジカルの反応が、COMsを形成する上で鍵となる反応であることを明らかにした。この反応では、CH3OHからOHラジカルがH原子を引き抜くことにより、CH3OとCH2OHラジカルを生ずる可能性がある。そして、CH3OとCH2OHラジカルのそれぞれが、星間塵表面において異なる種類のCOMsを形成することとなる。そのため、この反応の寄与は、より良い分子進化理論モデルを構築するためには、非常に重要となる。しかし、この反応に関する詳細な情報（反応分岐比など）は、提供されていない。そこで、我々は、高感度分析が可能なCs+イオンピックアップ装置を用いて、10 Kの氷表面におけるCH3OHとOHの反応分岐比を、定量的に調査した。
結果、反応分岐比CH3O/CH2OH = 4.3±0.6を定量的に決定することに成功した。この値は、昨年度の研究において、CH3OHとOHの反応が星間塵上のCH3Oの存在度を増加させるという考察と、定性的に一致している。また、本研究で得られた値は、CH3OHとOH反応の気相計算から推測できる分岐比の値とは異なるため、H2O氷表面に特有である可能性が高いと推察される。なお、このような氷表面におけるラジカル反応の分岐比を直接検出することは、従来の手法では検出が難しかったが、新規に開発したCs+イオンピックアップ装置と、新たに確立した定量評価のための実験方法および解析手法によって初めて可能となった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
