| 研究概要 |
星間分子は宇宙の進化過程を研究する上で重要な化学種で、暗黒星雲や分子雲に多く存在することが知られている。本研究では、この星間分子のひとつである硫黄を含む炭素鎖分子CnS(n=1-4)がイオン-分子反応で生成するというモデルをもとにその中間化学種CnS^+及びHCnS^+(n=1-4)の可能な異性体の構造と電子状態を調べ、さらにCCS^+,CCCS^+とH_2が反応してそれぞれHCCS^+,HCCCS^+になる過程の反応経路を特定することを目的とし、非経験的分子軌道法を用いて、反応のポテンシャル面を検討した。計算は、本補助金で購入したHP9000 715/100XCエンジニアリングワークステーションを用い、GAUSSIAN94プログラムパッケージを利用して、基底関数にDZPを選び、MP2(Full)法で行った。また大きな系の計算については分子科学研究所の計算機センターを利用した。まず、CnS,CnS^+及びHCnS^+(n=1-4)が36種、CuS^+(n=1-4)が46種、HCnS^+(n=1-4)が75種の安定構造を見いだした。また中性分子を中間体として経由する反応の可能性を調べるため、HCnS(n=1-4)の安定構造を求めたところ、74種の構造が最適化できた。結論としてどの化学種も最安定構造は直線型であり、直線構造の化学種について、CnS^+(n=1-4)と水素分子の反応の反応経路を調べた。(a)CS^++H_2→HCS^++Hの反応ではCS^+は基底状態の^2Σ^+状態にあり、直線的にH_2と反応し、HCS^+とHが解離途中の中間安定状態を経てHCS^+になる。(b)CCS^++H_2→HCCS^++Hの反応では、^4Σ^-状態にあるCCS^+にH_2が直線的に反応し、中間安定状態を経由してHCCS^++Hとなる。以下n=3,4の場合も同様であるが、CnH→CnS^+→HCnS^+→CnSというイオン-分子反応を考えたとき、n=2の場合のみ、C_2H→C_2S_+の反応がわずかに吸熱的になり、反応が進まないという結果が得られた。
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