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低温表面のトンネル反応によるベンゼンの水素原子付加

研究課題

研究課題/領域番号 26410001
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関北海道大学

研究代表者

羽馬 哲也  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (20579172)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード水素化 / 重水素化 / 芳香族炭化水素 / 反応制御 / 速度論的同位体効果 / 同位体分別 / 表面化学反応 / 量子トンネル効果 / アモルファス / 結晶 / ベンゼン / 星間化学
研究成果の概要

低温(10-50 K)な星間分子雲では,水素(H)・重水素(D)原子による星間塵の表面トンネル反応が重要な化学過程となる.また,芳香族炭化水素は星間塵の核となる物質としてよく知られている.本研究では,H(D)原子によるアモルファスベンゼン(C6H6)の表面トンネル反応の実験研究をおこなった.ベンゼンへのH(D)原子付加反応は高い活性化エネルギーがあるにもかかわらず,トンネル効果により,シクロヘキサン(C6H12/C6H6D6)が生成することがわかった.この結果は,今まで化学的に安定と思われていた芳香族炭化水素が,星間分子雲においてもトンネル効果によってH(D)原子と反応をおこすことを意味する.

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Direct Visualization of Quasi-Liquid Layers on Ice Crystal Surfaces Induced by Hydrogen Chloride Gas2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashima, G. Sazaki, T. Hama, H. Asakawa, K. Murata, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design,

      巻: 16 号: 4 ページ: 2225-2230

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.6b00044

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical ortho-to-para ratio of water desorbed from ice at 10 kelvin2016

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

      Science

      巻: 351 号: 6268 ページ: 65-67

    • DOI

      10.1126/science.aad4026

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Signatures of quantum-tunneling diffusion of hydrogen atoms on water ice at 10 K2015

    • 著者名/発表者名
      K.Kuwahata, T.Hama, A.Kouchi, N.Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 号: 13 ページ: 133201-133201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.133201

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanodiamond Finding in the Hyblean Shallow Mantle Xenoliths2015

    • 著者名/発表者名
      S. K. Simakov, A. Kouchi, N. N. Mel'nik, V. Scribano, Y. Kimura, T. Hama, N. Suzuki, H. Saito, and T. Yoshizawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep10765

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum Tunneling Observed without Its Characteristic Large Kinetic Isotope Effects2015

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

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 112 号: 24 ページ: 7438-7443

    • DOI

      10.1073/pnas.1501328112

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低温アモルファス氷表面における水素原子の拡散―宇宙における分子進化の鍵―2015

    • 著者名/発表者名
      羽馬哲也、香内晃、渡部直樹
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 70 ページ: 608-613

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低温アモルファス氷表面における水素原子の拡散-宇宙における分子進化の鍵-2015

    • 著者名/発表者名
      羽馬 哲也,香内 晃,渡部 直樹
    • 雑誌名

      物理学会誌

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 芳香族炭化水素薄膜の水素化における強い表面構造依存性2016

    • 著者名/発表者名
      羽馬哲也
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷表面に生じる塩酸液滴挙動の水蒸気量依存性2016

    • 著者名/発表者名
      長嶋剣,佐崎 元,羽馬哲也,村田憲一郎,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] アモルファス氷表面における水素分子核スピン転換の表面温度依存性2016

    • 著者名/発表者名
      植田寛和,渡部直樹,羽馬哲也,香内晃
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 反射吸収赤外分光法で探る宇宙の塵の表面化学2016

    • 著者名/発表者名
      羽馬哲也
    • 学会等名
      日本分光学会北海道支部シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学大学院地球環境科学研究院 D101室 (北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-01-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 不均一反応における量子トンネル効果-その特殊な同位体効果2015

    • 著者名/発表者名
      羽馬哲也
    • 学会等名
      京化若手サロン
    • 発表場所
      京大理学部6号館1F京化ホール (京都府京都市)
    • 年月日
      2015-11-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 塩化水素ガスによって氷ベーサル面に生成する液体層2015

    • 著者名/発表者名
      長嶋剣,佐﨑元,羽馬哲也,村田憲一郎,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議NCCG-45
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館 (北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Low-temperature hydrogenation and deuteration of solid aromatic hydrocarbon by tunneling2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, N. Watanabe
    • 学会等名
      From clouds to protoplanetary disk: the astrochemical link
    • 発表場所
      Hans Harnack Haus, Berlin, Germany
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunneling hydrogenation and deuteration of solid benzene without large kinetic isotope effects2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, N. Watanabe
    • 学会等名
      A symposium to honor Lou Allamandola's Contributions to the Molecular Universe
    • 発表場所
      Historic Inns of Annapolis, Annapolis, Maryland, USA
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 極低温氷表面上での水素分子のオルソ・パラ転換における温度依存性2015

    • 著者名/発表者名
      植田寛和,羽馬哲也,香内晃,渡部直樹
    • 学会等名
      機能物性融合科学研究会シリーズ(3)「反応と輸送」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Role of tunneling in the formation and deuterium enrichment of molecules on dust grains2015

    • 著者名/発表者名
      N. Watanabe, Y. Oba, T. Hama, H. Hidaka, and A. Kouchi
    • 学会等名
      Astrobiology Science Conference 2015
    • 発表場所
      Hilton, Chicago, Illinois, USA
    • 年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tunneling Observed without Characteristic Kinetic Isotope Effects in Hydrogenation/deuteration of Solid Benzene2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, and N. Watanabe
    • 学会等名
      31st Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tunneling hydrogenation of acetylene and ethylene on amorphous solid water at very low temperatures2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kobayashi, H. Kawakita, H. Hidaka, T. Hama, and N. Watanabe
    • 学会等名
      31st Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface processes on interstellar dust: thermal diffusion and tunneling reaction2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, A. Kouchi, and N. Watanabe
    • 学会等名
      Annual meeting / international symposium of Spectroscopical Society of Japan 2015
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology Ookayama campus, Meguro, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of organic molecules in space: characteristics and properties of experimental organic residues2015

    • 著者名/発表者名
      L. Piani, S. Tachibana T. Hama, Y. Kimura, Y. Endo, K. Fujita, S. Nakatsubo, H. Fukushi, S. Mori, T. Chigai, H. Yurimoto, and A. Kouchi
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場 (千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 初期太陽系星雲中でのFT型触媒反応による分子形成の再現実験Reproduction experiment of molecular formation based on Fischer-Tropsh-type catalytic reaction in the early solar nebula2015

    • 著者名/発表者名
      木村 勇気, 山﨑 智也, 土`山 明, 永原 裕子, 羽馬 哲也, 日高 宏, 渡部 直樹, 香内 晃
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場 (千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 表面構造により制御される固体ベンゼンの水素原子トンネル付加反応Controlling surface tunneling reactions of solid benzene via surface structure2015

    • 著者名/発表者名
      羽馬哲也,植田 寛和,香内 晃,渡部 直樹,田地川 浩人
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場 (千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] イオン誘起微粒子核生成 III: 反応速度論的アプローチIon-induced nucleation experiment III: Approach to reaction kinetics2015

    • 著者名/発表者名
      渡部 直樹,中井 陽一, 羽馬 哲也,日高 宏
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場 (千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 量子トンネル効果による固体ベンゼンの水素・重水素付加Hydrogenation and deuteration of solid aromatic hydrocarbon by quantum tunneling2015

    • 著者名/発表者名
      羽馬 哲也,植田 寛和,香内 晃,渡部 直樹
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場 (千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 模擬分子雲環境下で合成した有機化合物の LC/MS 分析 A LC/MS analysis of organic matter produced in the laboratory simulating interstellarmolecular clouds2015

    • 著者名/発表者名
      石橋 之宏,三田 肇,中山 美紀,奈良岡 浩,橘 省吾,羽馬 哲也,遠藤 由希子,香内 晃
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場 (千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 氷ベーサル面の成長に与える塩化水素ガスの効果2015

    • 著者名/発表者名
      長嶋剣,佐﨑元,羽馬哲也,麻川明俊,村田憲一郎,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(早稲田キャンパス),新宿区
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Deposition of Amorphous Silicate Films for Experiments on Surface Reaction in Molecular Clouds and Protoplanetary Disks2015

    • 著者名/発表者名
      A. Tsuchiyama, A. Miyake, T. Hama, S. Tachibana, H. Terasaki, T. Kondo, Y. Adachi, H. Hidaka, N. Watanabe, Y. Kimura, and A. Kouchi
    • 学会等名
      46th Lunar and Planetary Science Conference
    • 発表場所
      The Woodlands Waterway Marriott and Convention Center, Texas, USA
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] What Controls the Diffusion Mechanism of Hydrogen Atom on Ice?2015

    • 著者名/発表者名
      N. Watanabe, T. Hama, K. Kuwahata, and A. Kouchi
    • 学会等名
      Second Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
    • 発表場所
      Poipu, Kauai, Hawaii
    • 年月日
      2015-02-23 – 2015-02-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [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, and H. Tachikawa
    • 学会等名
      Second Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
    • 発表場所
      Poipu, Kauai, Hawaii
    • 年月日
      2015-02-23 – 2015-02-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 氷ベーサル面の成長に与える塩化水素ガスの効果2014

    • 著者名/発表者名
      長嶋剣,佐﨑元,羽馬哲也,麻川明俊,村田憲一郎,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
    • 発表場所
      学習院創立百周年記念会館,豊島区
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] In-situ observation of ices by ultrahigh vacuum transmission electron microscope and atomic force microscope2014

    • 著者名/発表者名
      A. Kouchi, H. Hidaka, Y. Kimura, T. Hama, and N. Watanabe
    • 学会等名
      Workshop on Interstellar Matter 2014
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Photo-induced synthesis of interstellar organic matter: Volatile compounds and texture of organic residues2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tachibana, T. Hama, Y. Endo, L. Piani, H. Yurimoto, and A. Kouchi
    • 学会等名
      Workshop on Interstellar Matter 2014
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [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, and H. Tachikawa
    • 学会等名
      Workshop on Interstellar Matter 2014
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogen addition reactions of simple aliphatic hydrocarbons (C2H2 and C2H4) ~ clue to the formation mechanism of cometary C2H6~2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kobayashi, N. Watanabe, H. Hidaka, T. Hama, Y. Watanabe, and H. Kawakita
    • 学会等名
      Workshop on Interstellar Matter 2014
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マトリックス昇華法による真空中での高圧氷の作製 Making high-pressure ices in a vacuum by matrix sublimation method2014

    • 著者名/発表者名
      香内 晃, 羽馬 哲也, 木村 勇気, 日高 宏, 渡部 直樹
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2014年 年会・総会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪北キャンパス,熊本市
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] トンネル効果による固体ベンゼンへの水素原子付加 -強い構造依存性と表面・界面化学における意義-2014

    • 著者名/発表者名
      羽馬 哲也
    • 学会等名
      第3回京化若手サロン
    • 発表場所
      京都大学理学研究科セミナーハウス,京都市
    • 年月日
      2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [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, and 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体表面におけるC2H2 分子水素付加反応:彗星C2H6 生成の解明に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      小林仁美, 渡部直樹, 日高宏, 羽馬哲也, 渡邊陽司, 河北秀世
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜市
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 模擬氷星間塵への真空紫外光照射による有機分子生成実験 Experimental approach to the formation of organic molecules following vacuum-ultraviolet irradiation of interstellar ice2014

    • 著者名/発表者名
      羽馬 哲也, 橘 省吾, ローレット ピアニ, 遠藤 由希子, 藤田 和之, 中坪 俊一, 福士 博樹, 森 章一, 千貝 健, 香内 晃
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜市
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Cyclohexane formation following Hydrogenation of amorphous solid benzene at 20 K2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hama, H. Ueta, A. Kouchi, and N. Watanabe
    • 学会等名
      Faraday Discussion 168 Astrochemistry of Dust, Ice and Gas
    • 発表場所
      NH Conference Centre, Leiden, The Netherlands
    • 年月日
      2014-04-07 – 2014-04-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogen addition reactions of C2H2 on cold grains; clue to the formation mechanism of cometary C2H62014

    • 著者名/発表者名
      H. Kobayashi, N. Watanabe, H. Hidaka, T. Hama, Y. Watanabe, and H. Kawakita
    • 学会等名
      Faraday Discussion 168 Astrochemistry of Dust, Ice and Gas
    • 発表場所
      NH Conference Centre, Leiden, The Netherlands
    • 年月日
      2014-04-07 – 2014-04-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 北海道大学低温科学研究所 宇宙物質科学・宇宙雪氷学グループ

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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