Direct Ab initio MD Study on Photo-induced Reactions in Interstellar Space
Publicly Offered Research
| Project Area | Next Generation Astrochemistry: Reconstruction of the Science Based on Fundamental Molecular Processes |
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| Project/Area Number |
21H05415
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田地川 浩人 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10207045)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 宇宙分子進化 / クラスター / 衝突反応 / 反応ダイナミクス / イオン化反応 / 電子捕捉反応 / 氷表面 / 温度効果 / 宇宙線誘起反応 / 光イオン化反応 / 表面効果 / 宇宙線イオン化反応 / 光DNA損傷 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙空間での化学反応は、光や宇宙線照射によって引き起こされる場合が多い。本研究では、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法を用いて、宇宙空間での光化学反応ダイナミクスの解明を行い、宇宙における「分子から生命への進化のメカニズム」を明らかにすることを目的とする。具体的な反応系として、(1)宇宙の氷の表面に吸着した分子への光照射効果、および、(2) 宇宙空間の分子クラスターの光反応ダイナミクスについての理論解明を行う。さらに、光イオン化状態の反応へ拡張する。これらの研究の遂行により、宇宙空間での反応の解明を行い、宇宙空間における分子進化のメカニズムを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙空間での化学反応は、光や宇宙線照射によって引き起こされる場合が多い。本研究では、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学(AIMD)法を用いて、宇宙空間での光化学反応ダイナミクスの解明を行い、宇宙における「分子から生命への進化のメカニズム」を明らかにすることを目的とする。具体的な反応系として、 (1) 宇宙空間の分子クラスターの光反応ダイナミクスについての理論解明,および、(2)宇宙の氷の表面に吸着した分子への光照射効果の解明を行う.本年度は、以下の２テーマについて詳細な計算を行った。
(1) 一酸化炭素(CO)-水クラスターの光反応の解明：星間分子雲の氷は,水クラスターとCOから構成されている。本研究では、星間分子雲中の氷微粒子への光照射効果を理論的に研究した。CO-H2Oクラスターとして,CO分子と水分子１－４個からなる錯体をモデルクラスターとし, ダイレクトAIMD法を用いて光イオン化後の反応ダイナミクスを追尾した.イオン化後,水クラスター内でプロトン移動を起こすが,COと反応はしなかった.しかしながら,クラスターを振動励起させることにより,COと水分子由来のOHが反応し,活性なCO-OHラジカルが生成することが分かった.これは,クラスターの振動励起が反応を促進することを示唆している.
(2)宇宙の氷表面への紫外線照射効果：星間分子雲中の氷表面へ紫外線照射すると水素原子が表面から放出される。しかしながら,そのメカニズムは分かってなかった。本研究では、氷表面から放出する水素原子の運動エネルギーをクラスターモデルによって研究した。計算の結果、氷表面から生成する水素原子の運動エネルギーとして3種類あることがわかった。これらは, (a)直接脱離するタイプ,(b)衝突後脱離するタイプ,および(c)水素原子交換反応脱離するタイプの3つの起源があることを明らかにした。
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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
(2 results)
Research Products
(36 results)
