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星間塵表面におけるイオンの表面反応の解明:分子進化への未知の役割を探る

研究課題

研究課題/領域番号 18H01273
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分17010:宇宙惑星科学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

中井 陽一  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (30260194)

研究分担者 日高 宏  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00400010)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワードイオン表面反応 / 星間化学過程 / 星間化学
研究成果の概要

これまで実験的情報がほとんど無かった星間塵氷表面と低エネルギー分子イオンとの反応に関する実験研究を行なった.そのために,表面に存在する化学種に対して従来使われてきた検出法より高感度な検出法である,反応性散乱イオン質量分析法を利用した実験装置を開発した.極低温氷表面上の化学種に対してもその利点を活かせるように手法を改良した.その結果,極低温氷表面上に微量に存在する化学種の検出が可能となった.低エネルギーのCH3+イオンを冷却した金属基板上に生成した氷薄膜表面へ照射して,その結果による反応生成物を観測した.それにより,CH3+イオンの照射に起因するメタノール分子生成を示す実験結果を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究での実験結果は,低エネルギーのイオンと極低温氷表面との分子生成反応実験として,我々の知る限り,世界で初めて得られた結果である.これは以前の理論的予測を支持するものとなった.実験的情報の不足もあり,低エネルギーのイオンと氷表面との反応による分子生成は,これまでの星間雲での分子生成のモデルでは取り入れられてこなかった.しかし,今後その重要性を適切に評価する必要が出てくるだろう.また,極低温氷表面上の化学種の高感度検出法として,反応性散乱イオン質量分析法が有用であることが示された.

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Delivery of electrons by proton-hole transfer in ice at 10 K: Role of surface OH radicals2021

    • 著者名/発表者名
      K. Kitajima, Y. Nakai, W. M. C. Sameera, M. Tsuge, A. Miyazaki, H. Hidaka, A. Kouchi, N. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 12 号: 1 ページ: 704-710

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c03345

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CH3O radical binding on hexagonal water ice and amorphous solid water2021

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, B. Senevirathne, S. Andersson, M. Al-lbadi, H. Hidaka, A. Kouchi, G. Nyman, N. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Phy. Chem. A

      巻: 125 号: 1 ページ: 387-393

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c09111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photostimulated desorption of OH radicals from amorphous solid water: Evidence for the interaction of visible light with an OH-ice complex2020

    • 著者名/発表者名
      A. Miyazaki, N. Watanabe, W. M. C. Sameera, Y. Nakai, M. Tsuge, T. Hama, H. Hidaka, A. Kouchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 102 号: 5 ページ: 052822-052822

    • DOI

      10.1103/physreva.102.052822

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of an analysis equipment for detecting trace adsorbate molecules on amorphous solid water by reactive ion scattering method2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi HIDAKA, Atsuki ISHIBASHI, Yasuhiro OBA, Akira KOUCHI, Naoki WATANABE
    • 学会等名
      43rd COSPAR Scientific Assembly
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低エネルギーイオンと低温氷表面との反応実験装置開発の現状22021

    • 著者名/発表者名
      中井 陽一、日高 宏、渡部 直樹
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 極低温アモルファス氷への紫外光・電子線同時照射による負の氷透過電流生成2020

    • 著者名/発表者名
      北島 謙生、中井 陽一、W. M. C. Sameera、宮崎 彩音、柘植 雅士、日髙 宏、香内 晃、渡部 直樹
    • 学会等名
      原子衝突学会第45回年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 低エネルギーイオンと低温氷表面との反応実験装置開発の現状2020

    • 著者名/発表者名
      中井陽一,日高宏,渡辺直樹
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 星間塵表面を模擬した低温氷表面と低エネルギーイオンとの反応実験装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      中井陽一,日高宏,渡辺直樹
    • 学会等名
      原子衝突学会第第44回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Laboratory experiment for hydrogenation of C60 fullerenes deposited on a solid surface under low temperature conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Nakai, Naoki Watanabe, Yasuhiro Oba
    • 学会等名
      The Olympian Symposium 2018 on "Gas and stars from milli- to mega- parsecs"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低温薄膜状C60固体にトラップされた水素分子の振動回転励起の赤外吸収スペクトル2018

    • 著者名/発表者名
      中井陽一,渡部直樹
    • 学会等名
      原子衝突学会第43回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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