2011 Fiscal Year Annual Research Report
衝突エネルギー可変交差分子線による多次元化学反応ダイナミクスの可視化
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21245008
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鈴木 俊法 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10192618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小城 吉寛 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (60339108)
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| Keywords | 交差分子線 / 化学反応 / 酸素原子 / メタン / 微分散乱断面積 / OHラジカル / 画像観測 / メチルラジカル |
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| Research Abstract |
酸素分子の真空紫外光解離によって酸素原子の準安定励起状態(1D)の原子ビームを発生し、メタン(CH4)及び重メタン(CD4)の分子ビームと交差させて、メチルラジカル（CH3およびCD3）とOHラジカルを生成した。生成したメチルラジカルを3pRydberg状態を経由した共鳴多光子イオン化法で状態選択的にイオン化し、画像観測法で散乱分布を測定した。散乱分布は、メタノールの励起状態と基底状態を経由する後方散乱と前方散乱の二つの成分を明瞭に示したが、その形状にはCH3とCD3の間で明らかな違いが認められた。CD3では、基底状態を経由する反応の散乱分布は後方散乱になるほど速度が遅くなったが、CH3ではこのような角度－速度相関は認められなかった。また、前方－後方対称性はCD3の方が高く、CH3では前方散乱が明らかに強く現れた。基底状態を経由する反応では、散乱分布は中間体の寿命が長いほど、また中間体の回転速度が速いほど前方－後方散乱に近づく。CH3OHの回転速度がCD3ODよりも速いにもかかわらず、CH3の散乱分布がCD3の散乱分布よりも前方に偏っていることは、CH3OHの分解時間がCD3ODよりも短いことを示唆している。定量的な議論から、CD3ODの寿命は190フェムト秒程度、CH3OHは90フェムト秒と概算された。この差は、振動状態密度によるものと考えられる。CD3ODでは190フェムト秒以内に、振動エネルギーの再分配が起こっていると結論される。一方、励起状態を経由する反応は反応障壁を持つ。本研究で衝突エネルギーを0.9 から6.8 kcalmolまで変化させた実験を行ったところ、CH4とCD4について反応障壁の高さが0.7および0.8kcal/molと評価された。CH4の方がトンネル効果によって反応障壁が下がることも予測されたが、実験誤差の範囲で違いは見いだせなかった。。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
