2022 Fiscal Year Annual Research Report
New development for studying cold ion chemistry in interstellar molecular coulds
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18H01271
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
岡田 邦宏 上智大学, 理工学部, 教授 (90311993)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南部 伸孝 上智大学, 理工学部, 教授 (00249955)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 低温イオン極性分子反応 / シュタルク分子速度フィルター / イオントラップ / クーロン結晶 / 星間分子 / レーザー冷却 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
岡田は，昨年度と同様の方法で，回転温度冷却された低速エタノールとカルシウムイオンの反応速度測定を行った。ガスセル温度が室温および150 Kの場合に得られた反応速度定数を比較したところ，約10 Kの並進温度では回転温度冷却されたエタノールを照射した場合の速度定数が室温の場合に比べて有意に大きくなることを確認した。この結果はエタノール分子の回転準位分布が低回転準位に偏ることにより，イオン-極性分子間の捕獲速度定数が上昇したことによる結果と考えられる。本研究結果はイオン-極性分子反応における極性分子の回転準位分布の重要性を示すものであり，熱平衡状態ではない星間物質の化学進化シミュレーションでは，極性分子の回転準位分布を考慮すべき場合があることを示唆している。本研究では新たにヘリウムガス冷却されたカルシウムイオンと低速エタノールとの反応速度測定を試みた。本測定法による低温イオン-極性分子反応測定はこれまで世界的に実施されたことはなく，本研究で初めて提案し，実証された測定法である。本方法の利点は，星間化学で重要な軽イオン（H3+など）を含む様々な原子・分子イオンを容易に冷却でき，速度定数の温度依存性や分岐比の測定を行いやすいことである。本研究で行った原理実証実験における並進反応温度は約90Kであるが，原理的には10 Kから300 Kまで変化させることが可能であり，星間化学で求められる温度領域をカバーすることが可能である。
共同研究者の南部は，昨年度に引き続き一重項・三重項間に現れる項間交差の非断熱現象を取り込むプログラム開発した。プログラムの性能評価を目的に，アンモニア分子の第一電子励起状態への遷移による光解離過程の古典軌道計算（1000個）を実施した。統計解析により約6%の古典軌道が三重項状態を経て解離することが判明した。また，強い燐光を放つ化学発光分子のシミュレーションに成功した。
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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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