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交差ジェット-赤外分光による水和クラスターの水素結合構造と揺らぎの研究

公募研究

研究領域分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
研究課題/領域番号 22018025
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

松本 剛昭  兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 助教 (30360051)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2011年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2010年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード赤外分光 / クラスター / 弾性散乱 / 水素結合 / 交差ジェット / 非弾性散乱 / 揺らぎ
研究概要

本課題では、交差ジェット法による非弾性散乱を用いた温かいクラスターの生成、及びそれに伴う構造変化の分光観測を目標とした。しかし、クラスターと希ガスの交差ジェット過程における衝突の大半は弾性的であり、目標達成が困難であると判断した。そこで、当初望んでいなかった弾性衝突を積極的に利用する手法として、交差ジェット法による巨大分子クラスターのサイズ分離を新たに提案した。本手法では、分子線中のクラスターと希ガス原子ビームの衝突過程で、運動量移動により低質量のものを飛行方向から散乱させる。その結果、衝突領域を透過した高質量のものだけを空間的に分離して赤外分光の適用が可能となる。
交差ジェットの衝突領域から透過したC_2H_2クラスターのCH伸縮振動をキャビティリングダウン分光法により観測した。赤外スペクトルには、3233cm^<-1>の高強度なバンドと3240~3270cm^<-1>の弱いバンド群が観測され、各々100量体以上の巨大クラスター、10量体前後の小クラスターのCH振動と帰属される。He原子を衝突させてスペクトルを測定すると、3233cm^<-1>のバンド強度が30%減少したのに対して、3240~3270cm^<-1>は50~80%の減少が観測された。この結果は、サイズの大きいクラスターのみが選択的に交差ジェット領域を透過していることを示す。しかし、本実験は単槽真空チャンバーで行われているため、クラスターと残留ガスとの衝突が無視できない。その場合、Newtonダイアグラムによるクラスターサイズの決定が困難となる。この問題を解決するため、差動排気型による交差ジェット装置への改良を行い、クラスターと希ガス原子の局所的弾性散乱の達成を目指している。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Reaction dynamics of Mo+O_2→MoO+O studied by a crossed-beam velocity map imaging technique2012

    • 著者名/発表者名
      Kenii Honma, Yoshiteru Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: Vol.136 号: 3 ページ: 34301-34301

    • DOI

      10.1063/1.3676724

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-sliced ion-velocity imaging study of the reaction Y+O_2→YO+O2011

    • 著者名/発表者名
      Kenji Honma, Yoshiteru Matsumoto
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: Vol.13 号: 18 ページ: 8236-8244

    • DOI

      10.1039/c0cp02256j

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen-bonded structures for self-aggregate of 2,5-dimethylpyrrole and its binary clusters with pyrrole studied by IR cavity ringdown spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto, Kenji Honma
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: Vol.13 号: 31 ページ: 13962-13971

    • DOI

      10.1039/c1cp20510b

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystalline structures in large ammonia clusters studied by IR cavity ringdown spectroscopy and a density functional theory calculation2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto, Kenji Honma
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 490 ページ: 9-13

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Contribution of π electrons to hydrogen bonds : Infrared cavity ringdown spectroscopy of Pyrrole containing clusters2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      The 9^<th> discussion meeting on Structure and Dynamics of Molecules and Clusters 2012
    • 発表場所
      Bengaluru (India)(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ピロール類分子の自己集合体及び二成分クラスターにおけるNH-π型水素結合2011

    • 著者名/発表者名
      松本剛昭
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Contribution of the π electrons to hydrogen bonds : IR cavity ringdown spectroscopy of jet-cooled molecular clusters2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      XIX. International Conference on "Horizons in Hydrogen Bond Research
    • 発表場所
      Gottingen (Germany)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Intermolecular structures in self-aggregate and solvated clusters of pyrrole studied by infrared cavity ringdown spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      14^<th> Asian Chemical Congress 2011
    • 発表場所
      Bangkok (Thailand)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ピロール類分子の自己集合体及び二成分クラスターにおけるNH-π型水素結合構造2011

    • 著者名/発表者名
      松本剛昭
    • 学会等名
      第11回分子分光研究会
    • 発表場所
      広島市立大学(広島県)
    • 年月日
      2011-05-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Intermolecular structures in small solvated clusters and large crystalline clusters studied by IR absorption spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      日本化学会91春季年会アジア国際シンポジウム物理化学ディビジョン
    • 発表場所
      神奈川大学(横浜市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-03-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Intermolecular structures of pyrrole-solvent binary clusters studied by infrared cavity ringdown spectroscopy and quantum chemical calculations2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      Pacifichem 2010
    • 発表場所
      シェラトンワイキキ(米国ハワイ州)
    • 年月日
      2010-12-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 赤外キャビティリングダウン分光法による水素結合型分子クラスターの構造解明2010

    • 著者名/発表者名
      松本剛昭
    • 学会等名
      第33回溶液化学シンポジウムプレシンポジウム
    • 発表場所
      京都大学理学部(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 赤外吸収分光によるピロール溶媒和クラスターの水素結合構造の研究2010

    • 著者名/発表者名
      松本剛昭
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] IR cavity ringdown spectroscopy of large clusters roughly size selected by crossed jet scattering2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      Molecular & Ionic Clusters Conference 2010
    • 発表場所
      当間高原リゾートホテルベルナティオ(新潟県十日町市)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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