2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on OH radicals in water by a new method based on spin correlation with positronium
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20K12501
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
平出 哲也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (10343899)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水 / OHラジカル / 水クラスター / スピン相関 / スピン交換反応 / ポジトロニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度に続き、令和3年度もコロナ感染拡大の影響で調査出張は出来なかった。令和2年度に計数率の向上を行った、陽電子消滅寿命-運動量相関（AMOC）測定装置を用いて、純水の測定を0℃以上の広い温度範囲について行った。10℃以下ではOHラジカルの長距離拡散が抑制され、かご効果によりスピン相関のある電子が存在するOHラジカルと三重項ポジトロニウムとのスピン交換反応で一重項ポジトロニウムへの変化する確率の増大が明確に現れ、10℃で水クラスターの形成が起こることが示された。このかご効果の存在は、一重項ポジトロニウム収率を増大させるため、水クラスターの存在を示すことができ、10℃以上でも壊れない新しいクラスター構造が存在することを明らにすることに成功した。低温では超微細結合定数に依存して現れる量子ビートのピークが観測されなくなることから、新しいクラスター中では対称な構造を有し、OHラジカルの不対電子が非局在化していると考えられる。このような構造が現れるのには日オーダーの時間を要し、クラスター表面にH+とOH-が捕獲されることで形成されていると考えられる。このクラスターが崩壊する温度ではイオンの脱離が予想されるが、プロトンの脱離をpHメータを用いることで観測することに成功した。このクラスター構造は35℃以上まで安定に存在することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和3年度においても、新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け、当初計画していた調査などを実施できなかった。現状、実施可能な研究内容から対応している。研究に使用する一部装置の予期せぬトラブルが発生したこともあり、当初計画に対しては、やや遅れているという状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度においては、当初計画に対して遅れている会議参加や研究協力者の研究室を訪問して行う調査等を、新型コロナウイルス感染症の感染状況が収束後に実施する予定であったが、実現しなかった。それ以外で実施可能な研究内容から進めることとし、研究を進めている。本研究で使用していたデジタルオシロスコープが故障し、製品サポート期間が終了したことに伴い、修理することができなくなったため、後継機種を手配し、新しくプログラム開発から実施する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け、令和2、3年度に予定していた調査等が出来なくなったため、研究計画自体に遅れが出て、予算の執行も遅れている。また、会議参加に係る費用を繰り越している。現地に出向いての調査等は困難であり、現状次年度使用額は、令和4年度経費と合わせて、研究遂行のために必要な装置の購入と、性能向上のための備品購入に係る費用として使用する。
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