水和電子の電子構造と化学反応

• 研究課題/領域番号: 24245004
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鈴木 俊法 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10192618)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2012年度: 34,450千円 (直接経費: 26,500千円、間接経費: 7,950千円)
• キーワード: 化学物理 / 原子・分子物理 / 原紙・分子物理 / 水和電子 / 光電子分光 / 溶液化学 / 超高速分光

研究成果の概要

水溶液中での化学過程を電子レベルで理解するために、液体の超高速光電子分光を開発し水和電子の研究に適用した。液体を細いキャピラリーから真空中に放出し、フェムト秒レーザーを用いたポンプ－プローブ法を行い、発生した光電子の運動エネルギー分布を飛行時間型エネルギー分析器で測定する方法を開発した。光電子の運動エネルギーだけで無く角度分布も測定する方法論を世界で初めて実現した。水和電子は角度異方性を示さないが、電子を与える側の溶質の局在励起状態は光電子放出に異方性を示した。溶質は液体表面に濃縮されているが、水和電子は液面で無くバルク溶液側に生成されることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of the wavepacket dynamics on the 1B2(1Σu+) state of CS2 by sub-20 fs photoelectron imaging using 159 nm probe pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Roman Spesyvtsev, Takuya Horio, Yoshi-ichi Suzuki, and Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 142 号: 7 ページ: 074308-074308
  • DOI: 10.1063/1.4907749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Ground State Product Formation in 1,3-cyclohexadiene Ring-Opening Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Adachi, Motoki Sato, Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 6 号: 3 ページ: 343-343
  • DOI: 10.1021/jz502487r
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of sub-17 fs vacuum ultraviolet pulses at 133 nm using cascaded four-wave mixing through filamentation in Ne (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Horio, Roman Spesyvtsev, and Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 39 号: 20 ページ: 6021-6024
  • DOI: 10.1364/ol.39.006021
  • NAID: 120005512262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective attenuation length of an electron in liquid water between 10 and 600 eV (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshi-Ichi Suzuki, Kiyoshi Nishizawa, Naoya Kurahashi, and Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 90 号: 1 ページ: 010302-010302
  • DOI: 10.1103/physreve.90.010302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time and Angle Resolved Photoemission Spectroscopy of Hydrated Electrons Near Liquid Water Surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Yo-ichi Yamamoto, Yoshi-Ichi Suzuki, Gaia Tomasello, Takuya Horio, Shutaro Karashima, Roland Mitric, and Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 号: 18 ページ: 187603-187603
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.187603
  • NAID: 120005466620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectron spectroscopy of aqueous solutions: Streaming potentials of NaX (X = Cl, Br, and I) solutions and electron binding energies of liquid water and X (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kurahashi, Shutaro Karashima, Ying Tang, Takuya Horio, Bumaliya Abulimiti, Yoshi-Ichi Suzuki, Yoshihiro Ogi, Masaki Oura, and Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 140 号: 17 ページ: 174506-174506
  • DOI: 10.1063/1.4871877
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] "Ultrafast electronic dynamics in polyatomic molecules studied using femtosecond vacuum ultraviolet and x-ray pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 巻: 47 号: 12 ページ: 124001-124001
  • DOI: 10.1088/0953-4075/47/12/124001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast internal conversion of aromatic molecules studied by photoelectron spectroscopy using sub-20 fs laser pulse (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: Molecules 巻: 19 号: 2 ページ: 2410-2433
  • DOI: 10.3390/molecules19022410
  • NAID: 120005466619
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Non-adiabatic electronic dynamics in isolated molecules and in solution studied by ultrafast time-energy mapping of photoelectron distributions (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: Bulletin of Chemical Society of Japan 巻: 87(3) 号: 3 ページ: 341-354
  • DOI: 10.1246/bcsj.20130272
  • NAID: 130004153286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of chemical reaction dynamics: Toward understanding complex polyatomic reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 89 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.2183/pjab.89.1
  • NAID: 130003365102
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超高速光電子イメージングによる非断熱化学反応ダイナミクスの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊法
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 40 ページ: 739-744
  • NAID: 10031117517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved photoelectron spectroscopy of non-adiabatic electronic dynamics in gas and liquid phases (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki
  • 雑誌名: International Reviews in Physical Chemistry 巻: 31 号: 2 ページ: 265-318
  • DOI: 10.1080/0144235x.2012.699346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoelectron spectra of solvated electrons in bulk water, methanol, and ethanol (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Horio, H. Shen, S. Adachi, and T. Suzuki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 535 ページ: 12-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous generation of ultrashort pulses at 158 and 198 nm in a single filamentation cell by cascaded four-wave mixing in Ar (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Zuo, T. Fuji, T. Horio, S. Adachi,and T. Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys 巻: 108 号: 4 ページ: 815-819
  • DOI: 10.1007/s00340-012-5146-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-energy mapping of photoelectron angular distribution: application to photoionization setereodynamics of nitric oxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki, Y. Tang, and T. Suzuki
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 14 号: 20 ページ: 7309-7320
  • DOI: 10.1039/c2cp40308k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of intense single-order harmonic pulse in the vacuum ultraviolet region using a deep ultraviolet driving laser (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, T. Horio, and T. Suzuki
  • 雑誌名: Opt. Lett. 巻: 37 号: 11 ページ: 2118-2120
  • DOI: 10.1364/ol.37.002118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of electron correlation and shape resonance on photoionization from the S1 and S2 states of pyrazine (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki and T. Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 137 号: 19 ページ: 194314-194314
  • DOI: 10.1063/1.4765374
• [学会発表] 水溶液の時間角度分解光電子分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊法
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Femtosecond time-resolved x-ray absorption spectroscopy of liquids using SACLA (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 学会等名: Photon Tools for Physical Chemistry
  • 発表場所: Switzerland
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] 化学反応ダイナミクス実験の最近の展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊法
  • 学会等名: 第8 回分子科学討論会
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Femtosecond time-resolved X-ray absorption spectroscopy by a multichannel spectral detection using a hard X-ray free electron laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 学会等名: The 19th International Conference on Ultrafast Phenomena
  • 発表場所: 宜野湾市
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] Femtosecond time and angel-resolved photoelectron spectroscopy of aqueous solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Spectroscopy
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2014-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] 超高速光電子分光：気相から液相へ (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊法
  • 学会等名: 第1回超高速エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 小金井市
  • 年月日: 2014-04-13
  • 招待講演
• [学会発表] 気相・液相反応の超高速光電子分光の開拓 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊法
  • 学会等名: 日本化学会学術賞受賞講演
  • 発表場所: 草津市
• [学会発表] Time-energy mapping of photoelectron angular distribution (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 学会等名: 2013 Conference of Chemical Kinetics and Spectroscopy
  • 発表場所: Taiwan
• [学会発表] Time-resolved photoelectron spectroscopy of electronic dynamics in liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Suzuki
  • 学会等名: Special Lecture for Department of Applied Chemistry
  • 発表場所: Taiwan
• [学会発表] 水溶液中の超高速電子ダイナミクスの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊法
  • 学会等名: 第4回水科学ワークショップ「水の多様性を極める」-水科学の現在と未来-
  • 発表場所: 和光市
  • 招待講演
• [学会発表] 溶媒和電子と電荷移動反応の超高速光電子分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊法
  • 学会等名: 第15回理論化学討論会
  • 発表場所: 仙台市
• [学会発表] 液体の超高速光電子分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊法
  • 学会等名: 物性研計算物質科学研究センター 第２回シンポジウム ～実験・計測・計算連携の新展開～
  • 発表場所: 柏市
  • 招待講演
• [学会発表] 超高速光電子分光による気相および液相の非断熱化学ダイナミクスの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊法
  • 学会等名: 文部科学省「革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ（HPCI）の構築」 第２回実験化学との交流シンポジウム
  • 発表場所: 京都市
  • 招待講演
• [学会発表] 溶媒和電子の光電子分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊法
  • 学会等名: 「原子衝突学会」改称記念式典
  • 発表場所: 調布市
  • 招待講演
• [備考] 京都大学大学院理学研究科化学専攻物理化学研究室ホームページ
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bukka/
• [備考] 京都大学大学院理学研究科化学専攻物理化学研究室ホームページ
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bukka/research/thema4.html