2019 Fiscal Year Research-status Report
Electron beam, laser excitation pulse radiolysis study on electronic excited state of solvated electron
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18K04993
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
神戸 正雄 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60705094)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 溶媒和電子初期過程 / 水和電子初期過程 / パルスラジオリシス / 反応ダイナミクス / 超高速分光法 / 放射線化学 / 量子ビーム / 電子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極性溶媒中、特に水、アルコール中の水和電子、溶媒和電子について、これらの反応中間体を光で再励起することで、電子励起状態のダイナミクスを観測し、溶媒和電子の電子状態を解明する。溶媒和電子の特性の解明は放射線誘起反応を特徴づけるものである。これらの知見は、DNA損傷や放射性廃棄物処理に関連して重要性を増しており、新しい実験的知見を追加し、電子状態、励起状態に対する理解を推し進め、応用展開に加速する。フェムト秒パルスラジオリシス法により、電子ビームで溶媒和電子を発生させた後、レーザー光により励起し、励起状態をつくり、時間遅延を別途したレーザー光を検出光として過渡吸収を測定する。過渡吸収スペクトルと、スペクトルの時間変化、各波長の過渡吸収の時間変化を直接観測することは、溶媒和電子の電子励起状態の観測を意味する。これらの測定は溶媒和電子の構造と電子状態を直接的に反映していると考えられる。
本研究では、フェムト秒電子ビームとスーパーコンティニウムを検出光に利用したパルスラジオリシス測定系を構築し、フェムト～ピコ秒の時間領域での迅速で簡便なスペクトルの計測を実現する。また、量子ビーム照射により生じた過渡種、特に水和電子・溶媒和電子をレーザー光により電子励起する、電子・光2段励起フェムト秒パルスラジオリシス測定を実現する。
構築した測定システムにより、溶媒和電子の電子励起状態と溶媒和前電子、溶媒和電子の関係を明らかにする。迅速なスペクトル測定を可能とすることで、系統的な溶媒選択や温度依存性の実験がこれまでより短時間で可能となるため、量子ビーム誘起反応の重要な過渡種である溶媒和電子・溶媒和前電子自体の理解を推し進めることができると期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
電子・光2段励起は、励起光が800 nmの場合については、フェムト秒レーザー／再生増幅器からのレーザー光をビームスプリッタで分割し、平凸レンズで必要に応じた集光をすること
で、スーパーコンティニウム発生および光励起に十分なレーザー光強度が確保できることが確認できた。レンズを用いた励起光の集光による励起密度の増強は、状況によってはサンプル中でスーパーコンティニウム発生が起こってしまった。従って、800 nmにおける過渡種のモル吸光係数が大きくないため、十分な密度で電子励起ができない場合があることも確認できた。
本年度は、所属機関の変更により、装置へのアクセスが十分にできない期間があり、予定より進捗が遅れた。また、基幹である電子ライナックのフォトカソード励起用のピコ秒レーザーの不調により、ライナックの使えない期間が生じ、計画の遅れを生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ライナックのシステムダウン中は実験的にデータを取得することができないため、さらなる測定システムのプログラム的な部分を強化する。システム復旧に時間がかかる場合は、別のライナックを使用することを検討する。
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| Causes of Carryover |
所属機関の変更により、装置へのアクセスが十分にできない期間があり、予定より進捗が遅れた。また、本研究に必須の装置である電子ライナックのフォトカソード励起用のピコ秒レーザーの不調により、ライナックの使えない期間が生じ、計画の遅れを生じている。ピコ秒レーザーの修理を待ち、実験をすすめる。
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