パルス光照射に対する振動化学反応系の応答性

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640491
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 花ざき 一郎 広島大学, 理学部, 教授 (00028250)
• キーワード: 非線形性 / 化学振動 / 光応答 / BZ反応 / pH振動

研究概要

非線形化学反応系は自己触媒反応という非線形過程をもっているため、化学振動や多重安定状態などざまざまな興味ある挙動を示すが、光照射に対する応答については非常に興味深いにもかかわらず、従来深く研究されていなかった。われわれはこの点に着目して、ここ10年あまり、主として定常光照射に対する振動化学反応系の応答について研究を続け、成果を上げてきた。一方、パルス光照射の実験は定常光とちがって、系のトランジェントな応答を見ることになり、このため、excitabilityのような面白い現象があらわれる。excitabilityの場合は、パルス光照射に対し応答に閾値があり、ある一定の光量以上で一発だけ系がパルス応答をする。しかも、閾値以上ではパルスの強さに依らず応答パルスの強度は一定である。このような応答をする領域が状態図中のある決まった範囲に存在する。非線形化学反応系のこのような性質は本報告書にもいくつか収録されたカオス振動とともに、生体系の機能とも関連して重要である。
本研究では、Belousov-Zhabotinsky系やその変形であるMinimal Bromate Oscillator系、さらに、溶液のpHが振動するpH Oscillator系などについて、フローセルにパルス光照射を行って系の応容を見ることにより、excitabilityの出現する領域を状態図上で確定することに成功した。また、暗条件で振動している系へのパルス光照射による振動位相の変化を追求した。研究実績の中には直接のパルス光照射以外に、暗条件での研究、および定常光照射での研究が含まれているが、これらはその成果に基づいてパルス応答を調べる予定で、研究期間内に果たせなかったものである。今後、これらの結果に基づいて、パルス応答の研究がさらに飛躍的に発展することを期待する。

研究成果

• [文献書誌] A.Kaminage et al.: "Response of the Ferrocyanide-Hydrogen Peroxide-Sulfite"Chem.Phys.Lett.. 284. 109-114 (1998)
• [文献書誌] A.Kaminage et al.: "Transient Photoresponse of the Tris-(z,z'-bipyridine) Ru(II)・・・"J. Phys. Chem. A. 102. 3307-3314 (1998)
• [文献書誌] N. Okazaki et al.: "Photoinduced chaos in the Briggs-Rauscher Reaction"J.Chem.Phys.. 109. 637-642 (1998)
• [文献書誌] G.Rabai,et al.: "Chabtic pH Oscillation of the H_2O*・S_2SO^<2->_3- SO^<2->_3-H^+ Flow System"J.Phys.Chem.A. 103. 7224-7229 (1999)
• [文献書誌] G.Rabai,et al.: "Temperature Compensation of the Oscillatory Frequency ・・・"J.Chem.Soc.,Chemiral Communication. 1999. 1965-1966 (1999)
• [文献書誌] N.Okazaki,et al.: "Discovery of Novel Bromate-Sulfite pH Oscillators ・・・"J.Phys.Chem.A. 103. 10915-10920 (1999)