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星間分子の光異性化と化学組成への影響:低温イオンモビリティー実験による探究

研究課題

研究課題/領域番号 18K18790
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
研究機関立教大学

研究代表者

中野 祐司  立教大学, 理学部, 准教授 (20586036)

研究分担者 高谷 一成  独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 作業環境研究グループ, 任期付研究員 (20804298)
植田 寛和  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (20705248)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード光異性化 / レーザープラズマ / 深紫外光 / イオンモビリティ / 異性体 / 惑星状星雲 / 光電離領域 / イオン移動度 / 星間分子 / エレクトロスプレー / FAC
研究成果の概要

高温天体の近傍で紫外線によって駆動される光異性化過程に注目し、異性体存在量や存在比を決定づけるメカニズムの解明を目的とした。反応ダイナミクスを実験的に調べるために、レーザープラズマ光源を用いた波長100-200 nmの深紫外光の生成と、イオンモビリティ分析法を用いた分子イオンの異性体分離技術の開発を行った。光源開発においては新規ビームラインを設置して目的とする深紫外光を得ることに成功し、原子構造計算コードFACによる理論計算を用いたスペクトル解析も進めた。異性体分離については電子衝撃イオン源、エレクトロスプレーイオン源を用いて分子イオンを生成して分析管まで安定に輸送することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同組成で形が異なる分子(例えばHCOとHOC)は互いに異なった振る舞いを示すため、これらを区別することは重要である。近年宇宙観測においても深紫外光によって分子の光異性化が起こっていることが示唆されている。一方で異性体同士は質量が同じため通常の質量分析法で分離することはできない。本研究では、波長可変の深紫外光源と、異性体分離という2本立ての技術開発を実現したものであり、宇宙科学に限らず、物理、化学分野での実験研究を通じた学問的、社会的な貢献が期待できるものである。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Comparison of isomeric C3H7O+ ion mobilities using fragment ions from 2-butanol and tert-butanol in He and Ne2020

    • 著者名/発表者名
      Takaya Kazunari、Hasegawa Yuya、Koizumi Tetsuo
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 739 ページ: 137045-137045

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2019.137045

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] A cryogenic linear ion trap beamline for providing keV ion bunches2018

    • 著者名/発表者名
      Menk S.、Bertier P.、Enomoto Y.、Masunaga T.、Majima T.、Nakano Y.、Azuma T.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 89 号: 11 ページ: 113110-113110

    • DOI

      10.1063/1.5051044

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Rotational state distribution of molecularly chemisorbed H2 on Pd(210)2019

    • 著者名/発表者名
      H. Ueta, Y. Sasakwa, D. Ivanov, S. Ohno and K. Fukutani
    • 学会等名
      21st International Vacuum Congress, Malm_
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rotational-state distribution and ortho-para conversion of molecularly chemisorbed H2 on Pd(210)2019

    • 著者名/発表者名
      H. Ueta, Y. Sasakwa, D. Ivanov, S. Ohno, S. Ogura and K. Fukutani
    • 学会等名
      4th International Workshop on Scattering of Atoms and Molecules from Surfaces, Madrid, Spain
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pd(210)表面における分子状化学吸着水素の回転状態分布と核スピン転換2019

    • 著者名/発表者名
      植田寛和,笹川祐矢,Ivanov Dmitry,大野哲,小倉正平,福谷克之
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Pd(210)表面における水素分子のオルト-パラ転換研究2019

    • 著者名/発表者名
      植田寛和,笹川祐矢,Ivanov Dmitry,大野哲,小倉正平,福谷克之
    • 学会等名
      ハイドロジェノミクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Photodetachment of negative ion beams for the ion-neutral merged-beam experiments at RICE2019

    • 著者名/発表者名
      M Iizawa, S Iida, S Kuma, T Azuma and Y Nakano
    • 学会等名
      RIKEN Summer School 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 合流ビーム実験に向けた中性ビーム源の開発 IV2019

    • 著者名/発表者名
      飯澤正登実,飯田進平,大阿久貴博,河上剛,東俊行,中野祐司
    • 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] 極低温静電型イオン蓄積リングRICE での分光実験に向けたCaH+イオンビームの生成2019

    • 著者名/発表者名
      木村直樹,廣田彩音,飯澤正登実,久間晋,田沼肇,城丸春夫,山口貴之,中野祐司,東俊行
    • 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] 低温移動度分析を用いた異性体分別技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      椎名陽子,江淵欣久,羽尾真礼,安原杏香,中野祐司
    • 学会等名
      原子衝突学会第44回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 低温移動度分析を用いた異性体分子の分別2019

    • 著者名/発表者名
      椎名陽子,中野祐司
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 合流ビーム実験に向けた中性ビーム源の開発 III2019

    • 著者名/発表者名
      飯澤正登実,飯田進平,大阿久貴博,河上剛,東俊行,中野祐司
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 合流ビーム実験に向けた中性ビーム源の開発2019

    • 著者名/発表者名
      大阿久貴博,河上剛,飯澤正登実,飯田進平,東俊行,中野祐司
    • 学会等名
      原子衝突学会第44回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Photodetachment of negative ion beams for the ion-neutral merged-beam experiments at RICE2019

    • 著者名/発表者名
      M Iizawa, S Iida, S Kuma, T Azuma and Y Nakano
    • 学会等名
      31st International Conference on Photonic, Electronic, and Atomic Collisions
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a cryogenic ion mobility spectrometer for an isomer-selected photoexcitation and reaction studies2019

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakano, Yoko Shiina, Kazunari Takaya,Hirokazu Ueta and Takato Hirayama
    • 学会等名
      31st International Conference on Photonic, Electronic, and Atomic Collisions
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An experimental study of the UV-induced photo-isomerization of interstellar molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakano
    • 学会等名
      International workshop on Interstellar Matter 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the cryogenic ion storage ring RICE2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakano,R Igosawa,S Iida,S Okada,M Lindly,S Menk,R. Nagaoka,T. Hashimoto,S. Yamada,T. Yamaguchi,S. Kuma,T Azuma
    • 学会等名
      19th International Conference Physics of Highly Charged Ions
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An experimental study of the gas-phase ion-neutral reaction by merged-beam collisions2018

    • 著者名/発表者名
      R. Nagaoka,S Iida,M. Iizawa,S. Kuma,T Azuma,Y. Nakano
    • 学会等名
      International workshop on Interstellar Matter 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 合流ビーム実験による低速イオン・中性衝突実験2018

    • 著者名/発表者名
      飯田 進平,中野 祐司
    • 学会等名
      第7回イオン移動度研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 移動管とレーザープラズマ光源を使った星間分子の光異性化の研究2018

    • 著者名/発表者名
      根本 拓海,飯田 進平,高谷 一成,植田 寛和,平山 孝人,中野 祐司
    • 学会等名
      第7回イオン移動度研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 極低温静電型イオン蓄積リングRICEを用いたN2O+の輻射振動冷却2018

    • 著者名/発表者名
      伊五澤涼, 中野祐司, 久間晋, 東俊行, 山口貴之
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 合流ビーム実験に向けた中性ビーム源の開発 II2018

    • 著者名/発表者名
      飯澤正登実,飯田進平,小泉航,東俊行, 中野祐司
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] デュオプラズマトロンイオン源を用いた分子イオンビームの生成2018

    • 著者名/発表者名
      長岡諒祐, 小田中隼人, 濵島慶子, 飯澤正登実, 中野祐司
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 研究室ウェブサイト

    • URL

      https://www2.rikkyo.ac.jp/web/nakano/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 立教大学理学部 中野研究室

    • URL

      https://www2.rikkyo.ac.jp/web/nakano/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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