2021 Fiscal Year Annual Research Report
Chemical evolution on cosmic dust: approach from elementary processes
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17H06087
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡部 直樹 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50271531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大場 康弘 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (00507535)
杉本 敏樹 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 准教授 (00630782)
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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 星間塵 / 分子進化 / 表面反応 / 重水素濃集 / 核スピン転換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リンを含む代表的な星間分子の一つ，ホスフィン（PH3）と重水素原子（D）の反応によるホスフィンの重水素農集に関する実験および量子化学計算を行った。PH3がＤとアモルファス氷表面で反応すると水素原子（Ｈ）引き抜き-Ｄ付加が逐次的に進行し，最終的に重水素置換体PD3が生成した。また、PD3とHを同条件で反応させると，逐次D引き抜き-H付加により，最終的にPH3生成が確認された。それぞれの反応速度を比較した結果，星間分子雲ではホスフィンの一重水素置換体PH2Dの存在が示唆された。
硫化カルボニル（OCS）は硫黄を含む星間分子の一つであり，これまでに気体と固体ともに発見されている唯一の硫黄含有星間分子である。OCSと水素原子（H）をアモルファス氷表面で反応させたところ，主生成物として一酸化炭素（CO）と硫化水素（H2S）が，さらにチオギ酸（HCOSH）が副生成物として検出された。チオギ酸は近年天文観測で発見された新しい星間分子であり，本研究成果はその生成メカニズム解明に大きく貢献することができた。
分子雲内の低温領域において，ギ酸メチル分子が多量に見つかっているが，その生成反応過程は明らかになっていない。我々は通常検出が困難な、固体表面に吸着した微量分子が寄与する化学反応を調べることができるCs+イオンピックアップ法を用いた表面組成分析により，光化学反応によるギ酸メチルの効率的な生成経路を明らかにした。このギ酸メチルの高効率な生成過程において，これまで全く考えられてこなかった水分子の光解離により生成されたOHラジカルが重要な役割を果たしていることが明らかになった。
星間塵物質であるシリケイト，炭素質物質表面におけるH2分子のオルソパラ転換を初めて観測し，転換の時定数を求めた。その温度依存性から転換のメカニズムを提唱し，星間空間における寄与を議論した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Icy grains are not spherical nor ellipsoidal2021
Author(s)
M. Tsuge, A. Kouchi, T. Hama, Y. Oba, S. Okuzumi, S.-i. Sirono, M. Momose, N. Nakatani, K. Furuya, T. Shimonishi, T. Yamazaki, H. Hidaka, Y. Kimura, K.-i. Murata, S. Tachibana, N. Watanabe
Organizer
Workshop on Interstellar Matter 2021
Int'l Joint Research / Invited
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