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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Studies of Chemical Reactions on Cluster Complexes

Research Project

Project/Area Number 17K04975
Research InstitutionToyota Technological Institute

Principal Investigator

市橋 正彦  豊田工業大学, 工学部, 客員教授 (90282722)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords合流型衝突 / 金属クラスター / ヘリウムクラスター / クラスター複合体 / 赤外分光 / 触媒 / 化学反応 / 電子構造
Outline of Annual Research Achievements

原子集合体(クラスター)から構成される複合体は、分子ごとに適した活性サイトを持ち、分業的にはたらく触媒となる魅力を秘めている。我々はその基盤となる化学反応研究を物理化学的な側面から進めるために、複合体生成法の開拓や化学反応に関連した電子構造の解明などを行なってきた。そして、この電子構造の解明には近赤外領域でのレーザー分光法を用いてきた。今年度は特に、この分光測定での信号強度の増強による精度向上を目指して実験手法の改良を行なった。これにより、化学反応性に関してより的確な示唆を与えることができるようになった。
我々はこれまで真空中で低エネルギー合流型衝突法を用いて、例えば原子数選別された金属クラスターイオンとヘリウムクラスターから構成される複合体を作り、これに対してレーザー照射により分光測定を行なってきた。そして、測定用レーザーの繰り返しに合わせて10 Hzの繰り返しで、すべての測定操作を行なってきた。今年度は複合体生成系を倍の繰り返しの20 Hzにすることで、レーザー光の有無による差分をより明確に抽出できるようにした。複合体生成の繰り返しを20 Hzに上げた状態で実験装置を安定に動作させるためには、イオン制御系の安定化が重要である。そのため、イオン制御系の改良やクラスターどうしの空間的および時間的な重なり条件を調整することによって測定対象となる複合体の強度を数倍程度まで向上させることができた。さらに、測定用レーザーの出力の再調整と合わせて、最終的な信号強度の向上につなげた。その結果、測定値の統計誤差を減少させ、スペクトルの細かな変化をより信頼性高く測定できるようになった。
計算の活用と合わせて、今後は上記の手法を応用して、金属クラスターどうしから構成される複合体の化学反応の実験的解明や、将来的なクラスター複合体触媒への展開につながる道筋が見えてきた。

  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Technische Universitat Kaiserslautern(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Technische Universitat Kaiserslautern
  • [Journal Article] Dehydrogenation of Methane by Partially Oxidized Tungsten Cluster Cations: High Reactivity Comparable to That of Platinum Cluster Cations2019

    • Author(s)
      Hirabayashi Shinichi, Ichihashi Masahiko
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 123 Pages: 6840~6847

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b04606

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Elucidation of low-lying electronic states of cryogenic cobalt cluster ions by HENDI near infrared photodissociation spectroscopy2020

    • Author(s)
      Hideho Odaka, Masahiko Ichihashi
    • Organizer
      Gordon Research Conferences "Molecular and Ionic Clusters"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 近赤外光解離分光による極低温コバルトクラスターイオンの電子構造の解明2020

    • Author(s)
      尾高英穂, 市橋正彦
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
  • [Presentation] クラスター複合体の生成量向上のための装置改良 ―より効率的な分光測定をめざして2020

    • Author(s)
      山﨑祐哉, 尾高英穂, 市橋正彦
    • Organizer
      ナノ学会 第18回大会
  • [Presentation] Methane Activation on Tungsten Compound Clusters, WnXm+2019

    • Author(s)
      Masahiko Ichihashi, Shinichi Hirabayashi
    • Organizer
      The 10th International Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science (ACCMS-10)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Detection of Low-lying Electronic States of Com+ in He Clusters2019

    • Author(s)
      Masahiko Ichihashi, Hideho Odaka
    • Organizer
      International Conference on Quantum Fluid Clusters, QFC 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 部分的に酸化されたタングステンクラスター正イオンによるメタンの活性化2019

    • Author(s)
      平林慎一, 市橋正彦
    • Organizer
      ナノ学会 第17回大会
  • [Presentation] クラスター複合体の赤外光解離分光2019

    • Author(s)
      市橋正彦, 尾高英穂
    • Organizer
      ナノ学会 第17回大会
  • [Presentation] タングステン酸化物クラスター上でのメタンの活性化2019

    • Author(s)
      市橋正彦, 平林慎一
    • Organizer
      第124回触媒討論会
  • [Remarks] 豊田工業大学研究者情報システム

    • URL

      http://ttiweb.toyota-ti.ac.jp/public/labo.php

  • [Remarks] 豊田工業大学クラスター研究室ホームページ

    • URL

      http://www.clusterlab.jp/

URL: 

Published: 2021-01-27  

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