金属原子(群)および光学活性分子の導入によるクラスター内反応の制御

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04453006
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 近藤 保 東京大学, 理学部, 教授 (10011610)
• 研究分担者: 野々瀬 真司 東京大学, 理学部, 助手 (70212131) ; 永田 敬 東京大学, 理学部, 助教授 (10164211)
• キーワード: クラスターイオン / クラスター内重合 / 光電子分光 / 衝突誘起解離 / 絶対反応断面積

研究概要

クラスターの関与する反応過程を研究し、以下に示す成果を得た。
1.アクリロニトリルおよびその誘導体(クロロアクリロニトリル等)に低速電子を付着し、クラスター内重合反応、特に環化反応が起こっていることを示唆する結果を得た。また、このクラスター負イオンをレーザー解離してその生成物を調べることにより、上記の結果を確認した。
2.二酸化炭素と水の混合クラスター負イオンを作り、その光脱離電子スペクトルを測定した。その結果、クラスター負イオン中の二酸化炭素分子が3個以下では、C_2O_4^-が、4個以上ではCO_2^-が、それぞれイオンコアとなっていることが明らかになった。水分子を導入することにより、このような異性化反応に大きな変化が現われることが示された。光による電子脱離と競争して進行する光解離についても調べた。
3.ニオブ、バナジウム、などの金属イオンをイソプレンと希ガス混合気体の自由噴流中に導入し、これらイオンのまわりで起こる反応過程を調べた。イソプレンの環化によるベンゼン生成を推定させる結果を得た。
4.希ガス原子、一酸化二窒素、メタノールなどのクラスターイオンと希ガス原子を衝突させ、衝突誘起解離反応を調べた。たとえば、アルゴンクラスターイオンとクリプトン原子との衝突では、蒸発反応、融合反応、および電荷移動反応が起こっていることがわかった。これら反応の絶対断面積を測定し、そのクラスターサイズ依存性および衝突エネルギー依存性を決定した。衝突エネルギーがクラスターイオンの内部状態に移動してクラスターが振動励起し、その後蒸発が徐々に進行するとしてこれら結果を説明した。メタノールクラスターイオンの実験では、衝突エネルギーの分解能を0.5ev以下にして断面積の衝突エネルギー依存性を測定した。この結果から得られた解離エネルギーは、熱化学的測定結果と一致した。

研究成果

• [文献書誌] Toshiki Sugai: "Direct Observation of a Diamagnetic Product in Gas-Phase Reactions of Muonium by Muon Spin Resonance." Chem.Phys.Lett.188. 100-105 (1992)
• [文献書誌] Yasushi Ozaki: "Spheroidal and Torsional Vibrations of Nearly Spherical Ar Clusters Calculated by Molecular Dynamics." Chem.Phys.Lett.188. 555-559 (1992)
• [文献書誌] Haruhiko Ito: "Emission Spectrum of the CN(B^2Σ^+-X^2Σ^+)Tail Band System.B^2Σ^+〜^4π Perturbations in the ^V_B=9,12,and 17 Levels." J.Chem,Phys.96. 4195-4204 (1992)
• [文献書誌] Masahiko Ichihashi: "Collision-Inducen Core-Ion Ejection from Cluster Ion Ar_<n-1>Xe^+ -Molecular Dynamics Simulation." Chem.Phys.Lett.189. 353-357 (1992)
• [文献書誌] Kazuhiro Kanda: "Pressure-Dependent Intensity Anomalies in the B^2Σ^+〜^4π Perturbed Rotational Lines of the CN(B^2Σ^+-X^2Σ^+) 14-14 Band." Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 481-488 (1992)
• [文献書誌] Tatsuya Tsukuda: "Anionic Polymerization in the Gas-Phase Clusters of 2-Chloroacrylonitrile." J.Phys.Chem.96. 5671-5673 (1992)
• [文献書誌] Atsushi Nakajima: "Polarized Laser Induced Fluorescence of BaO(X^1Σ^+) Produced in the Crossed-Beam Reaction of Ba + SO_2." J.Chem.Phys.97. 991-996 (1992)
• [文献書誌] Tatsuya Tsukuda: "Intensity Enhancement in the Size Distributions of Acrylate Cluster Anions." Chem.Phys.Lett.197. 438-442 (1992)
• [文献書誌] Tsutomu Ikegami: "Structure and Dynamics of Argon Cluster Ions." “Physics and Chemistry of Finite Systems:From Clusters to Crystals,vol.1",eds.P.Jena.,S.N.Khanna and B.K.Rao(Kluwer Academic Publishers,Dordrecht). 1. 417-422 (1992)
• [文献書誌] Shinji Nonose: "Collision-Induced Reactions of Molecular Cluster Ions." “Physics and Chemistry of Finite Systems:From Clusters to Crystals,VolII",eds.P.Jena,S.N.Khanna and B.K.Rao(Kluwer Academic Publishers,Dordrecht). II. 1125-1130 (1992)
• [文献書誌] Tatsuya Tsukuda: "Intracluster Anionic Polymerization of (CH_2=CXCN)_m(X=H,D,CH_3,and C1)in Collision with High-Rydberg Rare Gas Atoms and Electrons." “Physics and Chemistry of Finite Systems:From Clusters to Crystals,VolII",eds.P.Jena,S.N.Khanna and B.K.Rao(Kluwer Academic Publishers,Dordrecht). II. 1147-1152 (1992)
• [文献書誌] Takashi Nagata: "Photoelectron Spectroscopy of (CO_2)_nH_2O^-(2【less than or equal】n【less than or equal】8) Clusters." Chem.Phys.Lett.199. 205-210 (1992)
• [文献書誌] Fumitaka Mafune: "Formation and Ejection of Cluster Ions from a Liquid Beam of Aniline-Ethanol Solution by Laser Photoionization." Chem.Phys.Lett.199. 615-620 (1992)
• [文献書誌] Tatsuya Tsukuda: "Fotofragmentation of Anionic Reaction Intermediates Formed upon Electron Attachment to 2-Chloroacrylonitrile Clusters:Evidence for Polymer Degradation in the Cluster Regime." Chem.Phys.Lett.201. 351-356 (1993)
• [文献書誌] Takashi Nagata: "Photodissociation of Ar_n^+ Cluster ions:Kinetic Energy Distributions of Neutral Fragments." J.Chem.Phys.98. 290-300 (1993)
• [文献書誌] Fuminori Misaizu: "Formation of Protonated Ammonia Cluster Ions:Two-Color Two-Photon Ionization Study." J.Chem.Phys.98. 336-341 (1993)
• [文献書誌] Takashi Nagata: "A Rydberg-Atom-Ionization(RAI) Source for Negative Ion Mass Spectrometry." International Journal of Mass Spectrometryand Ion Processes.
• [文献書誌] Tsutomu Ikegami: "The Geometric and Electronic Structures of Ar_n^+ (n=3〜27)." J.Chem.Phys.
• [文献書誌] Masahiko Ichihashi: "Collision-Induced Reaction ofAr_n^+ with Kr." Chem.Phys.Lett.