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星間における反応場としての氷の理解に向けた水和クラスターレーザーの分光研究

Publicly Offered Research

Project AreaEvolution of molecules in space: from interstellar clouds to proto-planetary nebulae
Project/Area Number 16H00930
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

松田 欣之  東北大学, 理学研究科, 助教 (70400223)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsクラスター / 赤外分光 / 質量分析 / 真空紫外光イオン化 / 水和クラスター / 水クラスター / レーザー分光 / 真空紫外光 / 水クラスタ / 光反応
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題である星間空間における分子の反応の半衝突モデルである気相孤立系に生成したクラスターの反応素過程について、レーザー分光、質量分析、理論的反応経路探索を組み合わせた研究手法を開発した。この方法により、光照射後の異性化、プロトン移動、解離などの多段階の反応過程について、実験および理論的に解析できるようになった。同研究手法の適用により、ペンタン正イオンの水和クラスターにおいて、ペンタン正イオンのCH結合から水クラスターにプロトン移動が反応障壁なしに起こることを見出した。この結果は、通常中性状態において非プロトン性とみなされるCH結合が、正イオンにおいて強いプロトン供与性を持つことを示した結果である。ジエチルエーテル二量体の光イオン化過程について同手法により、光イオン化後に起こる異性化、プロトン移動、段階的の解離経路といった多段階の反応過程を明らかにすることに成功した。この解析において、ジエチルエーテル正イオンのCH結合が強いプロトン供与性を持つことが明らかになった。またジエチルエーテル二量体正イオンの解離過程において、分子間水素結合を保ったまま共有結合が切断されるという特異的な解離機構を見出した。本研究課題では、研究対象として星間空間で反応場として重要視されている氷のモデルである水クラスターを挙げている。本研究課題では水和クラスターの光反応を研究するための光源となる短波長域の真空紫外光を発生できる光源開発を目標としていた。希ガスジェットを媒体とした真空紫外光源を開発し、研究手法に組み込むことに成功している。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] An infrared spectroscopic study on proton transfer from CH bonds in ionized dimers of cyclic ethers2018

    • Author(s)
      Min Xie, Yoshiyuki Matsuda*, Asuka Fujii
    • Journal Title

      J. Chem. Phys.

      Volume: 148 Issue: 9

    • DOI

      10.1063/1.5018639

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An integrated experimental and theoretical reaction path search: Analyses of multistage reaction of ionized diethylether dimer involving isomerization, proton transfer, and dissociation2018

    • Author(s)
      Yoshiyuki Matsuda*, Xie Min, Asuka Fujii
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 印刷中 Issue: 21 Pages: 14331-14338

    • DOI

      10.1039/c7cp08566d

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ラジカル正イオン分子クラスターの赤外分光2018

    • Author(s)
      松田欣之, 藤井朱鳥
    • Journal Title

      放射線化学

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Infrared Spectroscopic Study of the Acidic CH bonds in Hydrated Clusters of Cationic Pentane2017

    • Author(s)
      Tomoya Endo, Yoshiyuki Matsuda*, Asuka Fujii
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 8 Issue: 19 Pages: 4716-4719

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.7b02282

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Infrared spectroscopic investigation of the acidic CH bonds in cationic n-alkanes: pentane, hexane, and heptane2016

    • Author(s)
      M. Xie, Y. Matsuda, A. Fujii
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. A

      Volume: 120 Issue: 32 Pages: 6351-6356

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.6b05567

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Is CH bonds of radical cations aprotic?2018

    • Author(s)
      Yoshiyuki Matsuda
    • Organizer
      Gordon Research Conferece, Molecular and Ionic Clusters
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Infrared spectroscopy of hydrated clusters of pentane cation: High proton donor ability of cationic CH bond2018

    • Author(s)
      Tomoya Endo, Yoshiyuki Matsuda, Asuka Fujii
    • Organizer
      Gordon Research Conferece, Molecular and Ionic Clusters
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Infrared spectroscopic study on acidity enhancement of CH bonds in pentane cation2017

    • Author(s)
      Tomoya Endo, Yoshiyuki Matsuda, Min Xie, Asuka Fujii
    • Organizer
      33rd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] IR spectroscopic investigation on intermolecular proton transfer reactions in ionized diols2017

    • Author(s)
      Yoshiyuki Matsuda, Ayumu Matsuura, Asuka Fujii
    • Organizer
      33rd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Infrared spectroscopic investigation on acidic CH bonds in radical cations, the Sixth Asian Spectroscopy2017

    • Author(s)
      Yoshiyuki Matsuda
    • Organizer
      the Sixth Asian Spectroscopy Conference 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 赤外分光法によるフッ素置換ベンゼンと水とのn-pai相互作用の解明2017

    • Author(s)
      植杉亮介、松田欣之、藤井朱鳥
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] トリメチルアミンのイオン化によるプロトン供与性の増大に関する赤外分光研究2017

    • Author(s)
      遠藤寛也、松田欣之、藤井朱鳥
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ジオール正イオンにおけるCH結合のプロトン供与性の増大に関する赤外分光研究2017

    • Author(s)
      松浦歩、松田欣之、藤井朱鳥
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Are cationic CH bonds aprotic or protic?2016

    • Author(s)
      Y. Matsuda
    • Organizer
      平成28年度化学系協会東北大会
    • Place of Presentation
      福島県いわき市
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ペンタン二量体正イオンの赤外分光2016

    • Author(s)
      松田欣之、遠藤寛也、藤井朱鳥
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタン-水クラスターの赤外分光:ペンタン正イオンにおけるプロトン供与性2016

    • Author(s)
      遠藤寛也、松田欣之、藤井朱鳥
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ジオールのイオン化誘起分子内プロトン移動反応に関する赤外分光研究2016

    • Author(s)
      松浦歩、松田欣之、神山貴大、藤井朱鳥
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared spectroscopic invstigation on CH bond acidity in cationic alkanes.2016

    • Author(s)
      Y. Matsuda, T. Endo, A. Fujii
    • Organizer
      International symposium on molecular spectroscopy 71st meeting
    • Place of Presentation
      Champaign-Urabana, IL
    • Year and Date
      2016-06-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ifrared spectroscopic study for the hydrated clusters of pentane cation2016

    • Author(s)
      T. Endo, Y. Matsuda, A. Fujii
    • Organizer
      International symposium on molecular spectroscopy 71st meeting
    • Place of Presentation
      Champaign-Urabana, IL
    • Year and Date
      2016-06-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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