2022 Fiscal Year Annual Research Report
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21F21319
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡部 直樹 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50271531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
NGUYEN THANH 北海道大学, 低温科学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-11-18 – 2024-03-31
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| Keywords | 星間塵表面反応 / 有機硫黄分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
氷星間塵表面における硫黄を含む星間分子の一つ、メチルメルカプタン（CH3SH）と水素（H）原子の反応を、星間分子雲環境を再現した模擬実験および量子化学計算によって検証した。10ケルビンに冷却したアモルファス氷上で固体CH3SHがH原子と反応すると、主生成物としてメタン（CH4）が確認された。これは、以下の逐次反応：CH3SH＋H → CH3 + H2S、 CH3 + H → CH4で生成し、副生成物のH2S（硫化水素）は反応性脱離によって氷表面から失われた。本結果は固体CH3SHが星間分子雲環境では存在しにくいことを示唆し、実際の天文観測結果（ガスとしてのみ検出）と調和的であった。
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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
当初予定していた、氷表面におけるメチルメルカプタン（CH3SH）と水素（H）原子反応の実験に成功し、反応速度や反応生成物の知見を得た。当初反応生成物として予測していたCH2SHやCH3Sの生成量は少なく、CH3およびH2Sが卓越した生成物として観測された。量子計算により、この現象は氷表面特有のものであることが示唆された。本成果は基礎化学的にも大変興味深く，天文学の専門誌：Astrophysical Journalに出版されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
年度に引き続き，星間分子雲における含硫黄化合物の化学進化に関する研究を遂行する。とくに，含硫黄化合物の中でも数少ない個体として検出されている化学種，二酸化硫黄（SO2）の氷星間塵表面での反応性を実験的に検証する。具体的には，10ケルビンに冷却したアモルファス氷上にSO2ガスを蒸着し，固体SO2層を作製する。その後，固体SO2と水素原子を反応させ，反応を赤外分光光度計，および四重極型質量分析計で検証する。反応生成物としてSO2の水素付加体（HSO2）が期待されるが，逐次水素付加によって硫化水素（H2S)や水（H2O）分子生成も期待できる。量子化学計算結果と実験結果を比較することで，反応経路を特定し，星間分子雲における詳細な硫黄化合物反応ネットワーク構築に資する。
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