Determination of activation energy of dissociation reaction of molecule on metal cluster by infrared photodissociation spectroscopy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05183
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kudoh Satoshi 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任研究員 (00334475)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 真船 文隆 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (50262142)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 金属クラスター / 活性化エネルギー / 解離反応 / 赤外解離分光法 / 気相昇温脱離法 / 量子化学計算 / 大気汚染物質 / 環境浄化触媒

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed an apparatus for measuring the activation energy of dissociation reactions of molecules (e.g. nitric oxide) on gas-phase dispersed metal clusters. To determine the activation energy, the metal clusters should be heated. In addition, to determine whether the molecules are dissociated, the heated cluster should be cooled and attached argon atoms, which serve as a probe. We designed an apparatus to accomplish it and installed it into equipment already owned. Using this equipment, we were able to measure the mass spectra of aggregates in which molecules and argon atoms are attached to metal clusters.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属クラスターは触媒活性を持つことなどから注目されている。金属クラスター本来の活性を調べるためには気相分散させる必要があり従来の化学分析手法の適用には限界がある。そのためにクラスター上での分子の解離反応の活性化エネルギーの測定はおこなわれていなかった。本研究で開発した装置を用いることで、金属クラスター上での分子の解離反応の活性化エネルギーの測定が可能となる。活性化エネルギーがわかることで、組成を変えることなどによるクラスターの反応性の制御に対して指針が得られることが期待される。それにより、大気汚染物質である一酸化窒素などを効率よく分解できるクラスターなどが開発されることが期待される。