2003 Fiscal Year Annual Research Report
固体ヘリウムを用いた理想的なマトリックス単離分光法の開発
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15655007
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
百瀬 孝昌 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10200354)
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| Keywords | 固体ヘリウム / マトリックス分光 / 振動・回転 / 赤外 / 量子固体 / 高分解能分光 / 単離 / 高圧 |
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| Research Abstract |
本研究では、もっとも相互作用の小さいヘリウム原子の固体である固体ヘリウム中に分子を捕捉して、その振動回転電子状態の超高分解能分光を行う究極のマトリックス分離分光法の開発を行うことを目的としている。本年度は、これまでに技術が確立されていない固体ヘリウムへの分子の捕捉技術の開発を集中的に行った。固体ヘリウムは20気圧以上の高圧でしか存在しないため、真空下で低温の基板に混合ガスを吹き付けてマトリックスを生成する通常のマトリックス単離分光法の手法を用いることができない。そこで研究代表者が開発した閉じたセルの中に結晶を成長させる手法を改良することによって新しい固体ヘリウムマトリックス法を開発した。具体的には、セル内の圧力を20気圧以上にしてヘリウム固体が成長する条件を作り、そこにさらに高圧にした混合ガスをノズルから吹き出しながら固体表面に吹き付けることによって、固体ヘリウム中に分子を捕捉する手法である。このとき、セルの温度は固体ヘリウムのできる1k程度に冷却する必要がある一方、混合ガスを吹き出すノズルはできれば室温程度の温度に保つ必要がある。そのためにノズルを2つ用意し、一つは純粋なヘリウムガスを10K程度で吹き出して、マトリックスの基本的な部分を生成する役割を持たせ、もう一つのノズルは断熱を自的とした細い二重管にして、そこからヘリウムとサンプルの混合ガスを吹き出させた。両者のガスを固化前に混合させることで捕捉分子を冷却し、最終的に固体ヘリウムへの分子の捕捉をおこなうことを試みた。
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[Publications] M.Fushitani: "Generation of Infrared Radiation by Stimulated Raman Scattering in Para-Hydrogen Crystal at 5 K"Opt.Lett.. 28(1). 37-39 (2003)
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[Publications] B.J.McCall: "Stimulated Stokes Downconversion in Liquid and Solid Parahydrogen"Appl.Phys.Lett.. 82(9). 1360-1362 (2003)
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[Publications] M.Fushitani: "A Study of Diffusion of H atoms in Solid Parahydrogen."Low Temp.Phys.. 29(9/10). 740-743 (2003)
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[Publications] H.Katsuki: "Quantum Property of Solid Hydrogen as Revealed by High-resolution Laser Spectroscopy"Low Temp.Phys.. 29(9/10). 832-837 (2003)
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[Publications] H.Hoshina: "Tunneling Chemical Reactions in Solid Parahydrogen: Direct Measurement of the Rate Constants of R+H_2 AE RH+H(R+CD_3,CD_2H, CDH_2,CH_3) at 5K"J.Chem.Phys.. 120(8). 3706-3715 (2004)
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[Publications] T.Momose: "High-resolution Spectroscopy and its analysis of ro-vibrational transitions of molecules in solid parahydrogen."Vib.Spectrosco. 34(1). 95-108 (2004)
