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2009 Fiscal Year Annual Research Report

氷表面反応の科学:原子トンネル反応と同位体分別機構

Research Project

Project/Area Number 21200048
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

渡部 直樹  Hokkaido University, 低温科学研究所, 教授 (50271531)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 日高 宏  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00400010)
Keywords氷表面反応 / トンネル反応 / 星間塵 / 同位体分別
Research Abstract

本研究の目的は,地球惑星科学的に重要な分子種(水,二酸化炭素,ホルムアルデヒド,メタノール等)の生成・同位体分別に関わる,氷表面原子トンネル反応の反応経路,反応速度定数およびその表面温度・組成依存性を実験的に調べることである.平成21年度は,上記反応に至る表面素過程として最も基本的な,氷表面における水素原子の吸着,拡散,水素分子生成と生成時のスピン温度について実験を行った.原子線をフラックス測定の後氷表面に照射し,吸着水素原子をレーザーによる光刺激脱離と共鳴多光子イオン化法を用いて検出し,水素原子の表面数密度とその時間変化を測定した.その結果,水素原子の氷表面(多結晶氷,アモルファス氷)への吸着係数とその温度依存性,および水素原子の氷表面拡散の活性化エネルギーを求めることができた.吸着係数は15~20Kで急激に下がり,8Kのときを1としたとき20Kでは0.1となった.拡散の活性化エネルギーはアモルファス氷では少なくとも2成分となり,低い方で20meV程度,高い法で50meV程度と見積もられた.また多結晶氷の場合,低い方のみが観測された.分子雲中の氷星間塵に水素原子が吸着した場合,そのほとんどは素早い拡散の後反応に費やされるであろうことが示唆された.また,スピン温度に関してはH21年度22月現在まだ十分な結果が得られていない.

  • Research Products

    (20 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Formation mechanisms of oxygen atoms in the O(^3P_J)state from the 157nm photoirradiation of amorphous water ice at 90K2009

    • Author(s)
      Hama, et al.
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics 131

      Pages: 114511

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation mechanisms of oxygen atoms in the O(^1D_2)state from the 157nm photoirradiation of amorphous water ice at 90K2009

    • Author(s)
      Hama, et al.
    • Journal Title

      Journal of Chemical Physics 131

      Pages: 114510

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reaction routes in the CO-H_2CO-d_n-CH_3OH-d_m system clarified from H(D)exposure of solid formaldehyde at low temperatures2009

    • Author(s)
      Hidaka, et al.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal 702

      Pages: 291-300

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of compact amorphous H2O ice by codeposition of hydrogen atoms with oxygen molecules on grain surfaces2009

    • Author(s)
      Oba, et al.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal 701

      Pages: 464-470

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Translational and rotational energy measurements of photodesorbed water molecules in their vibrational ground state from amorphous solid water2009

    • Author(s)
      Yabushita, et al.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Letters 699

      Pages: L80-L83

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonenergetic reactions between atomic hydrogen and molecules on interstellar grain surfaces2009

    • Author(s)
      Watanabe, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 194

      Pages: 012044

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen isotope exchange and H(D)atom addition reaction of solid formaldehyde on amorphous solid water at low temperatures2009

    • Author(s)
      Hidaka, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 194

      Pages: 132024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 極低温星間塵表面原子反応による水分子生成2009

    • Author(s)
      大場康弘, 宮内直弥, 千貝健, 日高宏, 渡部直樹, 香内晃
    • Journal Title

      地球化学 43

      Pages: 117-131

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 宇宙における水分子生成過程の解明に至るまで2009

    • Author(s)
      看内晃, 渡部直樹
    • Journal Title

      雪氷 71

      Pages: 395-401

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Physicochemical processes of atomic hydrogen on amorphous solid water at very low temperatures2010

    • Author(s)
      渡辺元浩, et al.
    • Organizer
      239^<th> ACS national meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2010-03-24
  • [Presentation] Tunneling reactions of atomic hydrogen and molecules on amorphous solid water at very low temperatures2009

    • Author(s)
      渡辺元浩
    • Organizer
      ILTS International Symposium "Frontier of Low Temperature Science"
    • Place of Presentation
      Hokkaido Univ.(札幌市)
    • Year and Date
      2009-11-10
  • [Presentation] Tunneling reactions of atomic hydrogen and molecules on amorphous solid water at very low temperatures2009

    • Author(s)
      渡辺元浩, et al.
    • Organizer
      Horiba-ISSP International Symposium on "Hydrogen and water in condensed matter physics"
    • Place of Presentation
      Seimei-no-Mori Resort(千葉県長柄町)
    • Year and Date
      2009-10-16
  • [Presentation] Surface reactions of hydrogen atoms with oxygen molecules at low temperatures : A potential route for the H2O formation in space2009

    • Author(s)
      大場康弘, et al.
    • Organizer
      Horiba-ISSP International Symposium on "Hydrogen and water in condensed matter physics"
    • Place of Presentation
      Seimei-no-Mori Resort(千葉県長柄町)
    • Year and Date
      2009-10-13
  • [Presentation] Quantum tunneling in the H-D substitution and the H(D)atom addition reactions of formaldehyde on low temperature surfaces2009

    • Author(s)
      日高宏, et al.
    • Organizer
      Horiba-ISSP International Symposium on "Hydrogen and water in condensed matter physics"
    • Place of Presentation
      Seimei-no-Mori Resort(千葉県長柄町)
    • Year and Date
      2009-10-13
  • [Presentation] 低温画体表面における水素, 窒素原子結合反応によるアンモニア分子生成2009

    • Author(s)
      日高宏, 渡辺元浩, 香内晃, 渡部直樹
    • Organizer
      日本惑星科学会2009年秋季講演会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2009-09-29
  • [Presentation] 氷星間塵表面におけるホルムアルデヒドの重水素化経路の特定2009

    • Author(s)
      渡辺元浩, 日高宏, 渡部直樹, 香内晃
    • Organizer
      日本惑星科学会2009年秋季講演会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2009-09-29
  • [Presentation] 低温ホルムアルデヒド固体表面における水素・重水素原子トンネル反応2009

    • Author(s)
      日高宏, 渡辺元浩, 香内晃, 渡部直樹
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大(熊本市)
    • Year and Date
      2009-09-27
  • [Presentation] 低温アモルファス氷表面における水素原子の拡散・脱離2009

    • Author(s)
      渡部直樹, 香内晃, 木村勇気
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本市)
    • Year and Date
      2009-09-27
  • [Presentation] 極低温表面反応CO+OHによるCO_2分子生成2009

    • Author(s)
      大場康弘, 渡部直樹, 日高宏, 香内晃, Varelio Pirronello
    • Organizer
      日本地球化学会第56回年会
    • Place of Presentation
      広島大学(東広島市)
    • Year and Date
      2009-09-16
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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