2009 Fiscal Year Annual Research Report
テロ関連物質の超高速光イオン化質量分析とそのスペクトルの理論的予測
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20510158
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
今坂 智子 Kyushu University, 大学院・芸術工学研究院, 教務職員 (90193721)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今坂 藤太郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 主幹教授 (30127980)
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| Keywords | 危険物質 / 分子軌道計算 / 超短パルスレーザー |
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| Research Abstract |
1. コンピューターを用いる分子情報の理論計算
過酸化アセトン(TATP)などの爆発物やダイオキシン類などの危険物質の電子状態はほとんど測定されておらず、励起・イオン化に最適なレーザー波長は分かっていない。そこで、量子化学計算によって、理論的に励起エネルギー、イオン化ポテンシャルを計算した。非経験的分子軌道プログラムとして、Gaussian03を用いた。予備的計算はワークステーション(設備備品)で行い、それを基に、九州大学情報基盤研究開発センターのスーパーコンピューター及び高性能演算サーバーに接続して計算した。
時間依存密度汎関数法や垂直遷移による(0,0)電子遷移エネルギーをTATPやキシレノールについて求めた。TATPでは、完全活性空間自己無撞着法も試み、Dunningらの分極関数を含んだ基底関数を用いた。このエネルギーは、超音速分子ジェット分光分析の励起波長の初期条件を与える。また、基底状態のエネルギーから1電子を放出するときに必要なエネルギー、すなわちイオン化ポテンシャルを密度汎関数法によって求めた。この予測値は、試料分子をイオン化するために用いるレーザーの波長を予測するのに用いる。その他、TATPの炭素同位体による振動スペクトルの差や2つの異性体の生成エネルギーやダイオキシン類の電子相関エネルギーについても調べた。
2. 短パルスイオン化方式による質量分析の研究
チタンサファイアレーザーを用いて複数の発振線を発生させ、その位相同期により超短パルス光を発生させた。これをイオン化光源とする多光子イオン化/飛行時間型質量分析計をガスクロマトグラフ装置と組み合わせることにより、TATPを測定した。TATPには複数の立体異性体があり、それらを分離して測定できることを確認した。
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