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Collaborative reactions between gas phase ions and interstellar dust surface: search for new reaction processes for complex organic molecule formation

Publicly Offered Research

Project AreaNext Generation Astrochemistry: Reconstruction of the Science Based on Fundamental Molecular Processes
Project/Area Number 21H05442
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

中井 陽一  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (30260194)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords星間化学 / イオン表面反応
Outline of Research at the Start

本研究は,複雑有機分子生成につながる新しい反応過程として最近理論的研究が進んでいる,炭素原子イオンと星間塵表面との反応に焦点を定め,高感度な反応生成物の検出法を用いて,その反応による新しい複雑有機分子生成過程を実験的に探索し,その役割を明らかにする研究である.

Outline of Annual Research Achievements

複雑有機分子生成につながる新しい反応過程として最近理論的研究が進んでいる炭素原子イオンと星間塵表面上の水分子や他の安定分子が関与する反応を主な対象として実験的な検証を行い,反応過程の特徴を調べることを目標とした.本年度はそのために昨年度試作したイオン源の試験を行なった.昨年度の研究経緯を省みて検討を行った結果,所持している真空容器を利用してイオン源試験用の超高真空装置を別途立ち上げることとした.イオン源試験用の超高真空装置内には,本実験用装置のイオン源部及びイオン選別系と同じ配置でイオン源が設置できるような支持具を備え,差動排気部分やイオン選別系も本実験用装置と同じ配置になるように製作して設置した.イオン源試験に十分な真空度を確保した.試験用真空装置を用いてコンパクトな電子ビームイオン源の試験を遂行した.結果として十分な炭素原子イオンビーム量を得ることは難しいと残念ながら判断をした.それに応じて,当初考慮していなかったタイプの炭素原子イオン源の可能性を検討している中,イオン分子反応を利用した分子イオン生成のためのイオン源が炭素原子イオン源としての使用可能性を有していることがわかり,まずこのイオン源の中心部となるストレージイオナイザーを製作した.
また,既有のイオン源を用いて,炭素原子イオン,ホルミルラジカルイオン,メチルラジカルイオンと水アモルフォス氷やメタノール固体との予備的反応実験を行い,ホルミルラジカルイオンと水アモルフォス氷との間やメチルラジカルイオンとメタノール固体との間の試験的実験で,イオンが誘起する反応を示唆する新たな予備的な結果を得て,これらの反応を今後の詳細な実験への課題とした.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Direct Determination of the Activation Energy for Diffusion of OH Radicals on Water Ice2022

    • Author(s)
      Miyazaki A.、Tsuge M.、Hidaka H.、Nakai Y.、Watanabe N.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 940 Issue: 1 Pages: L2-L2

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac9d30

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 極低温氷表面に存在するOHラジカルの可視域光による光脱離2023

    • Author(s)
      中井 陽一、渡部 直樹、柘植 雅士、副島 浩一
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 低エネルギーイオンと低温氷表面との反応2022

    • Author(s)
      中井 陽一
    • Organizer
      文科省科研費 学術変革領域(A)次世代アストロケミストリー 気相実験ワークショップ
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 低エネルギーイオンと氷表面との反応実験2022

    • Author(s)
      中井 陽一、日高 宏、渡部 直樹
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Methanol production through irradiation of low-energy CH3+ ions on a water ice surface2022

    • Author(s)
      Nakai Yoichi、Sameera W.M.C.、Furuya Kenji、Hidaka Hiroshi、Ishibashi Atsuki、Watanabe Naoki
    • Organizer
      Symposium on Next Generation Astrochemistry
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Methanol production via interactions of low-energy CH3+ ions with ASW surface: experimental investigation of ion-surface reactions2021

    • Author(s)
      Nakai Y.、Hidaka H.、Watanabe N.
    • Organizer
      Workshop on Interstellar Matter 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A new electrochemical property of ice: negative charge transport triggered by reactions of surface OH radicals with electrons2021

    • Author(s)
      Kitajima K.、Nakai Y.、Sameera W.M.C.、Tsuge M.、Miyazaki A.、Hidaka H.、Kouchi A.、Watanabe N.
    • Organizer
      Workshop on interstellar matter 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 極低温の氷とNH3, H2S 固体の界面における電荷移動機構2021

    • Author(s)
      北島 謙生、中井 陽一、柘植 雅士、日高 宏、香内 晃、渡部 直樹
    • Organizer
      原子衝突学会第46回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2023-12-25  

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