| 研究概要 |
気相素反応のダイナミックスを明らかにする上で生成分子の振動回転状態分布と散乱角度分布は最も基本的な情報である。これまでは実験的な困難から、主にどちらか一方の分布測定によって反応のダイナミックスが議論されてきたが、そのような不完全な状態選別実験に基づいた議論は大いに誤っている可能性が、近年の理論計算などから予測されている。こうした観点から、本研究では高分解能偏光ドップラー分光法を用いて、O(^1D)原子と幾つかの分子の反応について、生成分子の状態選別をした散乱角度分布などを測定した。生成分子の振動回転分布測定の結果とも合わせて議論を行った。
N_2Oと反応分子をフローさせ、193nm光によるN_2Oの光分解でO(^1D)を生成した。反応の生成分子は適当な遅延時間ののち高分解能波長可変色素レーザー光で検出し、そのドップラースペクトルの線形の解析から、重心系でO(^1D)原子が跳んで来た方向に対する生成分子の散乱角度分布や回転角運動量ベクトルの偏極を得た。その結果、(1)O(^1D)+H_2では、生成するOH分子の散乱角度分布や反応確率の衝突エネルギー依存性がOH分子の振動回転準位に強く依存していること、(2)O(^1D)+N_2Oでは、中間状態の自由度の間でのエネルギー再分配が効率良く起きていて、長寿命の反応中間体が存在しない系であるにもかかわらず、生成するNO分子が広い振動回転準位に分布し統計分布に近くなっていること、(3)O(^1D)+C_2H_4,C_2H_6では、中間状態での異性化の有無に応じた中間状態の構造変化の情報が、生成したOHの回転角運動量の偏極に反映していること、(4)O(^1D)+H_2Oでは、HOOH型の中間体を経由することが明らかになった。こうした知見は、従来の研究では全く得ることのできなかったものや、正反対の解釈が行なわれていたものである。本研究で対象にしたのは反応は、いずれも基本的な気相素反応であり、こうした知見は気相素反応研究の基本的理解に大きく資するものである。
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