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分子線技術を用いた氷表面における水素分子のオルソ-パラ転換反応ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J07892
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関北海道大学

研究代表者

植田 寛和  北海道大学, 低温科学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードアモルファス氷 / 水素分子 / 表面 / 星間分子雲
研究実績の概要

従来,分子雲におけるオルソ水素分子の存在度の比率が高く,その値は不変とされてきた.しかし,近年の研究で氷星間塵上において水素分子のオルソ・パラ転換が起こることが示唆されている.擬似星間塵とするアモルファス氷表面上で水素分子のオルソ・パラ転換の確率およびメカニズムを定量的に明らかにすることを本研究の目的とした.
本研究を遂行するにあたり,よく定義した条件下で水素分子と氷表面の相互作用を調べるために,H2O氷を蒸着する基板が設置されている超高真空チャンバーに水素分子線源を組み合わせた実験装置の開発ならびに改良を行った.実験手法は,水素分子線を入射角45度でアモルファス氷表面に照射し,小型のYAGレーザーを氷表面に照射することで吸着水素分子を光脱離させる.脱離水素分子は共鳴多光子イオン化法および飛行時間型質量分析法を用いて検出し,オルソ・パラそれぞれの水素分子の存在度を計測する.実験は,表面温度16 Kの保たれたアモルファス氷表面に水素分子を吸着させて表面滞在時間を変化させて行った.実験の結果,室温におけるオルソ・パラの水素分子の存在度は3:1であるが,氷表面滞在10分後にはパラ(オルソ)の存在度が約40%増加(減少)し,オルソ・パラ転換が起こっていることが明らかになった.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Vibrational Activation of Methane Chemisorption: The Role of Symmetry2014

    • 著者名/発表者名
      P. M. Hundt, M. E. van Reijzen, H. Ueta, R. D. Beck
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 5 号: 11 ページ: 1963-1967

    • DOI

      10.1021/jz500728d

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Tunneling Hydrogenation of Solid Benzene and Its Control via Surface Structure2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, N. Watanabe, H. Tachikawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 5 号: 21 ページ: 3843-3848

    • DOI

      10.1021/jz5019948

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Controlling Hydrogenation of Solid Benzene by Quantum Tunneling via Surface Structure2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, N. Watanabe, H. Tachikawa
    • 学会等名
      Second Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
    • 発表場所
      Poipu, Kauai, Hawaii, U. S. A.
    • 年月日
      2015-02-23 – 2015-02-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Quantum State-Resolved Gas/Surface Reactivity: Probing the Role of Vibration in Dissociative Chemisorption2014

    • 著者名/発表者名
      H. Ueta, P.M. Hundt, M.E.V. Reijzen, H.J. Chadwick, R.D. Beck
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      Shimane Prefectural Convention Center, Kunibiki Messe, Matsue, Shimane, Japan
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Hydrogen atom addition reactions to solid benzene by quantum tunneling and its strong structure dependence2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, N. Watanabe, H. Tachikawa
    • 学会等名
      ISM2014
    • 発表場所
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 白金表面における振動励起したメタン分子の解離吸着反応2014

    • 著者名/発表者名
      植田寛和, L. Chen, R. D. Beck
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス,札幌市
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Dramatic change in hydrogenation efficiency of solid benzene at low temperature between the crystalline and amorphous surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, N. Watanabe
    • 学会等名
      第30回化学反応討論会
    • 発表場所
      イーグレ姫路, 姫路市
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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