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固体水素及びその関連物質の超高分解能分光に関する共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 11694073
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理学一般
研究機関京都大学

研究代表者

百瀬 孝昌  京都大学, 理学研究科, 助教授 (10200354)

研究分担者 若林 知成  京都大学, 理学研究科, 助手 (30273428)
志田 忠正  京都大学, 理学研究科, 名誉教授 (60025484)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
10,100千円 (直接経費: 10,100千円)
2001年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2000年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
1999年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
キーワード量子固体 / 固体水素 / トンネル反応 / 位相緩和 / 核スピン緩和 / イオン / 高分解能分光 / 赤外分光 / 放射線照射 / 振動緩和 / ラマン活性 / 多体相互作用 / レーザー分光 / 放射線 / 分子イオン / シュタルク分光 / 励起子
研究概要

一般に固体や液体などの凝縮相の分光スペクトルは、局所的な環境の違いなどによって線幅が広がってしまうため、分光学的な手法を用いた凝縮系の詳細な研究は不可能であった。ところが、最も簡単な分子である水素分子の固体は凝縮系でありながら気相あるいはそれ以上の高分解能分光が可能である。本研究では、これまで不可能であるとされてきた固体などの原子・分子集団系における超高分解能分子分光を、量子固体として知られる固体水素及びその関連物質について行い、原子・分子集団系固有の多対相互作用や励起状態の動的挙動などを定量的に明らかにするとともに、凝縮系水素が関連する様々な物理・化学を明らかにすることを目的として研究を進めた。以下に代表的な成果を示す。(1)ガンマー線照射してできるイオンの電場によって誘起される水素分子の赤外吸収線の観測を行い、イオンが生成することによるまわりの結晶のひずみを高分解能分光により明らかにした。観測された吸収線は100MHz以下と非常に鋭く、生成したイオン電荷が完全に局在していることが示唆された。(2)固体中に捕捉した分子の振動回転線の高分解能分光をおこない、スペクトル線幅の温度依存性から、量子固体内の振動励起状態の緩和過程を明らかにした。(3)不純物を結晶内にドープすることにより、水素分子のラマン活性な遷移が赤外活性になる事実を見い出した。これは不純物が結晶内に存在することにより、一様な電場が結晶内に発生することを示している。その詳細を現在検討中である。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (29件)

  • [文献書誌] T.Momose, c.M.Lindsay, Y.Zhang, T.Oka: "Sharp Spectral Lines Observed in γ-ray Ionized Parahydrogen Crystals"Physical Review Letters. 86(21). 4795-4798 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Miki, T.Momose: "Rovibrational Transitions and Nuclear Spin Conversion of Methane in Parahydrogen Crystals"Low Temperature Physics. 26(9/10). 661-668 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Katsuki, T.Momose: "Observation of Rovibrational Dephasing of Molecules in Parahydrogen Crystals"Physical Review Letters. 84(15). 3286-3289 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hoshina, T.Wakabayashi, T.Momose, T.Shida: "Infrared Spectroscopic Study of Rovibrational States of Perdeuterated methane (CD_4) trapped in parahydrogen Crystal"Journal of Chemical Physics. 110(12). 5728-5733 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fushitani, T.Wakabayashi, T.Momose, T.Shida: "Photoinduced Reactions of Methyl Radical in Solid Parahydrogen"Journal of Chemical Physics. 109(15). 6346-6350 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Momose, H.Hoshina, N.Sogoshi, H.Katsuki, T.Shida: "Tunneling Chemical Reactions in Solid Parahydrogen : A Case of CD_3+H_2→CD_3H+H at 5 K"Journal of Chemical Physics. 108(17). 7334-7338 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takamasa Momose,C.Michael Lindsay,Yu Zhang, and Takeshi Oka: "Sharp Spectral Lines Observed in γ-ray Ionized Parahydrogen Crystals"Phys. Rev. Lett. 86(21). 4795-4798 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaaki Miki and Takamasa Momose: "Rovibrational Transitions and Nuclear Spin Conversion of Merhane in Parahydrogen Cryatals"Low Temp. Phys. 26(9/10). 661-668 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki Katsuki and Takamasa Momos: "Observation of Rovibrational Dephasing of Molecules in Parahydrogen Crystals"Phys. Rev. Lett.. 84(15). 3286-3289 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiromichi Hoshina, Tomonari Wakabayashi, Takamasa Momose, and Tadamasa Shida: "Infrared Spectroscopic Study of Rovibrational States of Perdeuterated methane (CD) trapped in Parahyclrogen crystal"J. Chem. Phys. 110(12). 5728-5733 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mizuho Fushitani, Tomonari Wakabayashi, Takamasa Momose, and Tadamasa Shida: "Photoinduced Reactions of Methyl Radical in Solid Parahydrogen"J. Chem. Phys.. 109(15). 6346-6350 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Simon Tam: "High Resolution Infrared Absorption Spectra of Methane Molecules Isolated in Solid Parahydrogen Matrices"J. Chem. Phys.. 119・9. 4191-4198 (1999)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takamasa Momose: "High Resolution Spectroscopy of Ions in gamma-ray Irradiated Solid Parahydrogen"Physica B. 284-288, 387-388 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Katsuki: "Observation of Rovibrational Dephasing of Molecules in Parahydrogen Crystals"Phys. Rev. Lett.. 84・15. 3286-3289 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Masaaki Miki: "Rovibrational Transitions and Nuclear Spin Conversion of Methane in Parahydrogen Crystals"Low Temp. Phys.. 26・9/15. 661-668 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takamasa Momose: "Sharp Spectral Lines Observed in gamma-ray Ionized Parahydrogen Crystals"Phys. Rev. Lett.. 86・21. 4795-4798 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Katsuki: "Observation of Discrete Energy States of Weakly Confined Vibron in Solid Parahydrogen"J. Chem. Phys.. (Accepted).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takamasa Momose: "High Resolution Spectroscopy of Ions in γ-ray Irradiated Solid Parahydrogen"Physica B. 284・1. 387-388 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Mizuho Fushitani: "UV Photolysis of HI..CO_2 Complexes in Solid Parahydrogen : Formation of CO and H_2O"Journal of Physical Chemistry A. 104・16. 3635-3641 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Norihito Sogoshi: "High Resolution Infrared Absorption Spectroscopy of C_<60> Molecules and Clusters in Parahydrogen Solids"Journal of Physical Chemistry A. 104・16. 3733-3742 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Katsuki: "Observation of Rovibrational Dephasing of Molecules in Parahydrogen Crystals"Physical Review Letters. 84・15. 3286-3289 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Masaaki Miki: "Rovibrational Transitions and Nuclear Spin Conversion of Methane in Parahydrogen Crystals"Low Temperature Physics. 26・9. 661-668 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Norihito Sogoshi: "Infrared Spectroscopic Study on Photolysis of Ethyl Iodide in Solid Parahydrogen"Journal of Physical Chemistry A. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hiromichi Hoshina: "Infrared Spectroscopic Study of Rovibrational States of Perdeuterated methane (CD_4) trapped in Parahydrogen Crystal"Journal of Chemical Physics. 110・12. 5728-5733 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Simon Tam: "High Resolution Infrared Absorption Spectra of Methane Molecules Isolated in Solid Parahydrogen Matrices"Journal of Chemical Physics. 111・9. 4191-4198 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Takamasa Momose: "High Resolution Spectroscopy of Ions in γ-ray Irradiated Solid Parahydrogen"Physica B. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Mizuho Fushitani: "UV Photolysis of HI..CO_2 Complexes in Solid Parahydrogen: Formation of CO and H_2O"Journal of Physical Chemistry. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Norihito Sogoshi: "Hith Resolution Infrared Absorption Spectroscopy of C_<60> Molecules and Clusters in Parahydrogen Solids"Journal of Physical Chemistry. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki Katsuki: "Observation of Rovibrational Dephasing of Molecules in Parahydrogen Crystals"Physical Review Letters. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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