2021 Fiscal Year Annual Research Report
A new type of chemical reaction within icy grains
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21H01139
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
柘植 雅士 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60454211)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 水素原子反応 / 分子進化 / 氷星間塵 / 星間分子雲 / PAH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星間分子雲における化学進化は、その後に誕生する惑星系の物質進化の初期条件を決める重要な過程ある。10 K程度の極低温条件下にある星間分子雲では、主に水分子からなる氷で覆われた（氷星間塵）表面での化学反応過程が分子進化の鍵となると考えられており、これまで多くの理論的・実験的研究がなされてきた。研究代表者らは新たな反応過程として、氷内部における水素原子の活発は化学反応を見いだした。これまでは20 K以下程度の温度領域でのみ水素原子による付加反応が起きると考えられていたのに対し、本過程は～100 K程度の中温域でも水素原子による分子生成が可能であることを意味する。本研究では定量的実験を通じて、氷内部反応がどのような化合物を生成しうるか、その反応経路や生成可能温度などを明らかにすることを目的としている。
2021年度はリサーチグレードFT-IRの選定・導入、及び、光学系アライメント等の初期セットアップを行った。その後、芳香族化合物（ベンゼン及びナフタレン）をプローブ分子として使用した実験を行った。その結果、氷内部に取り込まれたこれらの化合物、さらには、あらゆる多環式芳香族炭化水素（PAH)に水素が付加する可能性があることが明らかになった。また、研究課題の１つとして設定していた「水素原子反応の氷構造依存性」についての情報を得ることに成功した。これらの研究成果は2022年度中に国際論文誌へ発表する予定である。
新潟薬科大学・星名賢之助教授との共同研究として、脂肪族炭化水素の強レーザー場におけるイオン化過程の研究を行った。その結果、n-pentane及びn-propaneの2価カチオンにおいて三重項状態を経由した特異的な解離過程を見いだし、The Journal of Physical Chemistry A誌にて報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請書に記載した実験を計画通り実施しているとともに、国際論文誌での発表に値する結果を得ているため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
既存の研究計画に基づき研究を進める。特に、氷に対する水素原子侵入、及び、内部拡散過程の定量的評価を目指した研究を行う。
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[Presentation] Icy grains are not spherical nor ellipsoidal2021
Author(s)
M. Tsuge, A. Kouchi, T. Hama, Y. Oba, S. Okuzumi, S.-i. Sirono, M. Momose, N. Nakatani, K. Furuya, T. Shimonishi, T. Yamazaki, H. Hidaka, Y. Kimura, K.-i. Murata, S. Tachibana, N. Watanabe
Organizer
Workshop on Interstellar Matter
Int'l Joint Research / Invited
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