| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
19056005
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
関谷 博 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (90154658)
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| 研究分担者 |
南部 伸孝 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (00249955)
大橋 和彦 九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (80213825)
迫田 憲治 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教 (80346767)
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| キーワード | 分子高次系 / クラスター / 水素結合 / プロトン移動 / 電荷移動 / 協同効果 / 電子・振動スペクトル / 赤外分光 |
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| 研究概要 |
本研究は、孤立気相状態において、水、アルコールなどの極性溶媒分子を結合させた分子クラスターを生成させて、光誘起プロトン移動・電荷移動ダイナミクスについてレーザー分光法と量子化学計算を用いて解明することを目的としている。平成19年度においては、7-アザインドール(7AI)・メタノール/水クラスター、2-ヒドロキシピリジン・水クラスターの励起状態多重プロトン・電荷移動について調査した。その結果、以下の新規な成果が得られた。(1)7AI(CH_3OH)_n(n=1-3)の赤外イオンディップ分光と赤外スペクトルの理論計算から、電子スペクトルにおいて観測されたクラスターにおいて環状の水素結合が形成されていることが分かった。また、NBO解析から水素結合ネットワークにおいて水素結合相互作用に顕著な協同性が生じていることが示された。(2)7AI(H_2O)_n(n=1-3)の電子スペクトルの測定から、7AI(H_20)_2のS1状態においては励起状態3重プロトン/水素移動、7AI(H_2O)_3においては励起状態4重プロトン/水素移動が生じることを示した。また、内部エネルギーの低い状態において、7AI(H_2O)_3においては電荷移動が生じ、7AI(H_20)_2において電荷移動が生じない。量子化学計算から、^1L_a状態の極性が^1L_b状態のよりも大きいために、水分子の数が増加するにつれて^1L_a状態が1^1L_b状態より安定化の度合いが大きいことによることを示した。(3) 2-ヒドロキシピリジン・水1 : 1または1 : 2クラスターにおいて励起状態プロトン移動が観測される可能性が、実験と理論から指摘されていた。しかしながら、分散蛍光スペクトルにおいてプロトン移動によって生成する互変異性体からの発光が観測されないことから、励起状態プロトン移動は他の減衰過程に比べて極めて遅いことが分かった。
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