2014 Fiscal Year Research-status Report
回転状態制御による水素分子２電子励起状態の動力学的研究
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25410027
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
小田切 丈 上智大学, 理工学部, 准教授 (80282820)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ２電子励起分子 / 光解離 / 分子回転 / パラ水素 / 非断熱遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，水素分子（H2）の２電子励起状態ダイナミックスに対する定量的な理解を得ることを目的に，回転準位J=0のみのパラ水素を用いた光解離断面積の測定を目指す。
通常の水素ガス（ノルマル水素）は，核スピンが反平行で回転準位Jが偶数のパラ水素と，核スピンが平行で回転準位が奇数のみのオルソ水素の1:3混合物である。両者の間の遷移は極めて遅く，たとえ極低温に保ったとしても，用意にパラ水素のみのガスを得ることはできない。本研究では，磁性体触媒によるオルソ-パラ変換に基づくパラ水素源を製作し，得られたJ=0のみのパラ水素を用いて光解離実験を行う計画である。J=0回転準位からの光励起では，他の回転準位と異なり，光学的許容Πu状態のうち分子軸を含む面に対する鏡映操作で対称な状態のみが生成する。光解離における非断熱遷移の遷移先はこの対称性によって異なるため，本研究の光解離に対する実験結果をノルマル水素に対するそれと比べることにより，非断熱遷移の影響に関する定量的知見を得ることができると考えられる。
研究計画初年度である平成25年度には，液体ヘリウムと硫酸ニッケル触媒を用いたオルソ-パラ水素変換器を製作し，性能評価を行った。平成26年度は，オルソ-パラ水素変換器の磁性体触媒を，より使いやすい水酸化鉄（Ⅱ）に変更した。また，２電子励起状態領域におけるライマンα光子収量スペクトル測定をパラ水素（J=0,2）に対して行い，ノルマル水素に対するものとの比較から，H(2p)生成の分岐比が回転準位により異なることを見出した。一方，平成26年度の2回のビームタイムとも，ビームライン分光器の故障により実験を途中で切り上げざるをえず，ガスセルの冷却により実現されるJ=0回転準位のみの水素ガスに対する光解離実験は行うことができなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「研究実績の概要」欄で述べたように，平成26年度のビームタイムではビームラインの分光器にトラブルが頻発した。また，高エネルギー加速器研究機構放射光施設（KEK-PF）への予算削減の関係から，平成26年度の放射光リング運転時間が大幅に減少したことも影響し，実験計画に遅れが発生している。
分光器のトラブルに関しては，2015年3月に分光器の分解調査を行った結果，水平稼働機構のベアリングに異常が見られ，部品交換により対処することができたため，平成27年度以降は分光器トラブルの可能性は低いと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述のようにオルソ-パラ水素変換が実現できているが，光解離実験結果の定量的議論のため，変換効率のより正確な見積もりが必要であり，今後これの確立を目指す。偶数回転準位のパラ水素からJ=0のみの水素ガスを得るためのガスセル冷却はすでに試行錯誤を進め，実現の見通しが立っている。以上をクリアした後，光解離実験を行い，始状態の回転準位を分離した光解離断面積を求め，２電子励起状態ダイナミックスについて議論する計画である。
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| Causes of Carryover |
予算使用において発生した少額の端数を次年度に繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
金額が小さいため，使用計画には大きな変更は生じない。
消耗品の購入にあてる。
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