2014 Fiscal Year Annual Research Report
量子化学計算による理論予測に基づくテロ爆発物の高感度で網羅的な検知
| Project/Area Number |
24510227
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
今坂 智子 九州大学, 芸術工学研究科(研究院), 教務職員 (90193721)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 危機管理 / 爆発物検知 / 理論計算 / 超短パルスレーザー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年のテロ事件発生は、アメリカの同時多発テロ、ロシアの爆破テロなど枚挙に暇がない。そこで、本研究では、量子化学計算による理論研究と超短パルスレーザーイオン化質量分析の技術をもとに、高感度で網羅的な爆発物の同定を行うことを目的とした。
１．爆発物の励起エネルギーとイオン化エネルギーの計算・・TNT, RDX, HMTD, PETN, HMX, TATPなどの爆発物や有機化合物について、基底状態の最適化構造や振動数を密度汎関数法で求めた。つぎに多配置性を導入した時間依存法を採用して、第1~40励起状態までを求め、振動子強度と垂直吸収エネルギーを一連のガウスピークに適合させて和をとりUV-Visスペクトルを求めた。垂直イオン化エネルギーも求め、余剰エネルギーや吸収ピークの大きさも考慮して効率の良い試料分子のイオン化が期待できるレーザー波長を予測することができた。1色か2色か、1光子か2光子か、共鳴か非共鳴かなどの可能なイオン化についての知見も得た。さらに、イオン化エネルギーについては断熱的なイオン化エネルギーも求めて垂直イオン化との比較を行い、励起エネルギーについてもいくつかの爆発物について第1励起状態の最適化構造を求めて基底状態の構造やエネルギーとの比較を行った。
２．質量分析における信号強度に影響を与える因子の研究・・爆発物等においてイオン化効率や分子イオン生成効率がどのような因子により決まるかを明らかにするため、クロロベンゼン、クロロナフタレン、アニリンの３つの化合物を選び出し、それぞれを共鳴イオン化、非共鳴イオン化する波長において、イオン化挙動がどのような因子に支配されるかについて研究した。その結果、パルス幅を数10 fsまで短縮すると非共鳴イオン化過程を用いても共鳴イオン化過程に匹敵するイオン化効率が得られること、またパルス幅の短縮に伴って分子イオンが増強されることを見出した。
|
