2022 Fiscal Year Annual Research Report
The role of intermolecular interaction in solvent reorientation dynamics ---A molecular scopic study utilizing time-resolved IR spectroscopy---
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19K05368
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| Research Institution | Ochanomizu University |
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Principal Investigator |
宮崎 充彦 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 准教授 (00378598)
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| Project Period (FY) |
2019-11-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 時間分解赤外分光 / 溶媒和クラスター / 溶媒和ダイナミクス / 分子動力学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、光励起、化学反応に伴う溶媒和ダイナミクスを個別分子の運動に基づき分子論的に理解することを目的としている。特に、溶媒分子間の相互作用が溶媒和ダイナミクスにおよぼす影響を溶媒和構造変化の情報から実験的、理論的に明らかにすることに主眼を置いた。
令和四年度は、昨年度に立ち上げた質量分析閾イオン化検出赤外分光法（MATI-IR）を用いて、4-アミノベンゾニトリル‐アルゴンクラスターのアルゴン原子π→NH移動が生じることを確かめた。さらに、多くの振動状態からの反応性を検討し、その障壁がわずか157 cm－1程度であることが分かった。これは、理論計算から見積もった障壁高~90 cm－1とよく整合する。今後、サイズ依存性や他の溶媒分子における反応性へ発展すると期待される。
研究期間全体を通して、イオン化に誘起される溶媒分子移動反応について、気相水和クラスターを用いてサイズ依存性、内部エネルギー依存性の観点から研究を行った。その結果、水分子間の相互作用が溶媒運動に大きな影響を与えることが明らかとなった。また、内部エネルギーの変化により、反応経路が複雑に分岐することを明らかにした。内部エネルギーに依存して水分子間の水素結合が保持される場合と解離する場合に分かれることが観測された。また、水素結合が保持されているより安定な構造の方が高エネルギーのイオン化で生成量を増やすといった、単純な熱力学的説明とは逆の結果が生じることも見い出した。今後、時間分解測定へ展開し、動的過程をリアルタイムに観測すれば、さらなる知見が得られると期待される。
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