2011 Fiscal Year Annual Research Report
交差ジェット-赤外分光による水和クラスターの水素結合構造と揺らぎの研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Science for Supra Functional Systems ? Development of Advanced Methods for Exploring Elementary Process |
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22018025
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
松本 剛昭 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 助教 (30360051)
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| Keywords | 赤外分光 / クラスター / 弾性散乱 / 水素結合 / 交差ジェット |
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| Research Abstract |
本課題では、交差ジェット法による非弾性散乱を用いた温かいクラスターの生成、及びそれに伴う構造変化の分光観測を目標とした。しかし、クラスターと希ガスの交差ジェット過程における衝突の大半は弾性的であり、目標達成が困難であると判断した。そこで、当初望んでいなかった弾性衝突を積極的に利用する手法として、交差ジェット法による巨大分子クラスターのサイズ分離を新たに提案した。本手法では、分子線中のクラスターと希ガス原子ビームの衝突過程で、運動量移動により低質量のものを飛行方向から散乱させる。その結果、衝突領域を透過した高質量のものだけを空間的に分離して赤外分光の適用が可能となる。
交差ジェットの衝突領域から透過したC_2H_2クラスターのCH伸縮振動をキャビティリングダウン分光法により観測した。赤外スペクトルには、3233cm^<-1>の高強度なバンドと3240～3270cm^<-1>の弱いバンド群が観測され、各々100量体以上の巨大クラスター、10量体前後の小クラスターのCH振動と帰属される。He原子を衝突させてスペクトルを測定すると、3233cm^<-1>のバンド強度が30%減少したのに対して、3240～3270cm^<-1>は50～80%の減少が観測された。この結果は、サイズの大きいクラスターのみが選択的に交差ジェット領域を透過していることを示す。しかし、本実験は単槽真空チャンバーで行われているため、クラスターと残留ガスとの衝突が無視できない。その場合、Newtonダイアグラムによるクラスターサイズの決定が困難となる。この問題を解決するため、差動排気型による交差ジェット装置への改良を行い、クラスターと希ガス原子の局所的弾性散乱の達成を目指している。
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