2016 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms of formation and isotope fractionation of interstellar molecules on cosmic dust
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24224012
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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) |
日高 宏 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00400010)
大場 康弘 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00507535)
羽馬 哲也 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (20579172)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 地球外物質化学 / 星間塵表面反応 / 同位体分別 / 化学進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星間塵表面反応による星間分子の重水素化に関する実験をおこなった．具体的には，最も始原的なエーテルで星間分子として存在しているジメチルエーテルに焦点をあてた．星間ジメチルエーテルは高度に重水素濃集（CH3OCH2D/CH3OCH3～0.15）していることが分かっており，星間塵表面反応による重水素化メカニズムの評価が求められている．低温基板上にガス蒸着法によりジメチルエーテル（CH3OCH3）固体を製作し，重水素原子を照射することでH-D置換反応（重水素化を調べた．その結果，水素原子がすべて重水素原子に置換されたCD3OCD3の生成まで確認された．いっぽうで，CD3OCH3固体にH原子を照射する実験を行ったところ，D原子がH原子に置換される反応は観測されなかった．これはD-H置換反応（水素化）が起こらないか，H-D置換反応に比べて極めて遅いことを示している．つまり一度重水素化が起こると，元には戻らないことを意味する．D原子の照射量を宇宙空間の条件に焼き直すと，天文観測で示されたジメチルエーテルの重水素濃集度は低温星間塵表面におけるH-D置換反応でうまく説明できる．また，擬似的な氷星間塵表面であるアモルファスH2O氷表面で同様の実験を行ったところ，H-D置換反応が一桁程度遅くなることが分かった．これはH2O分子との水素結合形成にともなうCH3OCH3の分子内超共役の緩和による結果である．
宇宙空間に存在すると考えられているC60分子と水素原子の低温下における相互作用を調べるため，10K～室温の基板にC60蒸気および水素・重水素原子を蒸着し反応させた．その結果，温度にかかわらず水素原子付加反応が起こり，反応に大きな同位体効果は見られなかった．これは水素付加が活性化エネルギーをほとんど必要としない反応であることを意味し，低温の宇宙環境下においても容易に水素化することが示唆された．
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(34 results)
