2011 Fiscal Year Research-status Report
気相分子クラスター反応中間体の光励起による反応経路解析・新奇反応制御法の開拓
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23550005
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
三上 直彦 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (70004447)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 反応中間体構造 / σ錯体構造 / クラスター分光 / 赤外分光 |
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| Research Abstract |
超音速分子線と各種イオン化法を用いて発生させた化学反応中間体イオン種について、それらを光励起して発生する生成物出現閾値の観測や生成物分岐比の光励起エネルギー依存性を観測することにより、反応経路・反応機構・反応障壁などに関する新規研究手法を確立し、量子化学計算による反応理論解析に対する指針を提供することを目標としている。特に、新奇構造を持っている反応中間体の特異結合に関わる分子振動励起・電子遷移励起によって発生する生成物収率分岐変化閾値スペクトルの観測から反応障壁に関する情報を得て、量子化学計算を併用して反応解析することが最大の目標である。 平成２３年度の研究計画では、フロロベンゼンを中心とする反応中間体を捕捉して、特定の分子振動励起や電子遷移励起を行って、生成物分岐変化のエネルギー依存（分岐・閾値スペクトル）を観測することに特化することとしていたが、Ｈ２３年３月１１日の震災によって研究環境に支障が発生したため、当初の目標達成は達成していない。 そのため、各方面への研究調査に多くの時間を費やした。その間に行ったことは、以下のとおりである。(1)過去に計測していたベンゼン・メタノール系の分光結果を再解析して、新たな事実を見出すなどの探索を行った。(2)研究協力者との共同で、アセトンおよびその２量体を真空紫外光イオン化して発生するイオン種構造を分光解析し、理論解析と合わせて、異性化反応に関する探索を行い、学術論文として公表した。(3)同様にジエチルクラスターの真空紫外光イオン化後の異性化反応を分光解析し、学術討論会において発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
１昨年度末に発生した東日本大震災の影響により、実験装置等の復旧・復帰に多くの時間が必要となり、期待する十分な成果を得るには至っていない。そのため、他の研究グループの研究進捗状況調査を主体とすることに多くの時間をかけた。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の遅れを回復するため、反応中間体構造の分光計測および計算解析を再開・強化する。対象は、主としてこれまでの研究で構造解明した系である[C6F6・Ln]+ (L=H2O, CH3OH, CH3COOH, NH3, ND3)について、特に、C…L間の特性振動励起に重点を置いて生成物出現閾値エネルギーを観測し、量子化学計算では容易には得られない反応ポテンシャル面鞍部エネルギー（特定反応経路に沿った障壁）に関わるデータを獲得することに努める。 一方、生成物分布には明らかな相違があり、質量スペクトルには、前者では求核置換反応の最終生成物アニリンイオンC6H5-NH2+ がほとんど出現しないが、最終置換反応生成物C6F5-NH2+ が出現すると同時に未反応物フラグメントC6F6+ も現れるケースも存在する。これらは反応、C6F6-NH3+ → C6F5NH2+ + HF では生成エンタルピーが大きなHF脱離過程を含むので、置換反応障壁が低いことに起因すると解釈される。その際、C6F5-NH2+ と C6F6+ の生成収率比が光励起エネルギー変化することは検証済みである。一方、C6H6-NH3+ では障壁が高いので生成物に至らず、中間体に留まることを表している。このような反応進行過程の差異の原因を解明することに力を注ぐこととする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度前半には実験環境の障害が除去されるので、後半には試料調整用の器具などを購入予定である。それまでは研究調査を継続するための国内旅費、また後半にはインドでの国際会議出張のための海外出張旅費を予定している。
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