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2001 年度 研究成果報告書概要

フェムト秒分光法を用いたクラスター内溶媒和ダイナミックスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 11304042
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関神戸大学

研究代表者

富宅 喜代一  神戸大学, 理学部, 教授 (00111766)

研究分担者 吉田 真治  神戸大学, 自然科学研究科, 博士後期課程・日本学術振興会特別研究員
野々瀬 真司  神戸大学, 自然科学研究科, 助教授 (70212131)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
キーワードアルカリ金属原子 / アルカリ土類金属イオン / 光電子分光 / フェムト秒レーザー / 酸化反応 / 水クラスター / エレクトロスプレーイオン源 / シトクロムc
研究概要

1.Li(H_2O)_n(n≦20)の光解離スペクトルを検討し、n≦4ではLi原子に由来する電子遷移が大きく低エネルギーシフトし、n≧5ではバルクの水和電子の吸収スペクトルに収束することが実証された。溶媒への電子移動と励起状態の動的挙動の関係を調べるために、フェムト秒(fs)レーザーを用いたポンプ-プローブ実験を行い、1:1錯体の励起状態で100ps以下の非常に速い失活が起こることを見出した。他方、溶媒分子の配向緩和時間を調べるため、マックスボルン研究所と共同で、Na(H_2O)_nのfs秒レーザーを用いた二段光電子分光実験を進めている。またp型の価電子をもつAl原子に研究を拡張し、Al-(H_2O)_nイオンの水和過程を光量子分光法と非経験的分子軌道法を用いて調べた。この結果、水分子はAl-負イオンに水素原子側から配位し、n=3以上では水素結合で環型に集合した水クラスターにAl-が付着した構造をとることが明らかになった。
2.金属固体の溶解過程を捉えるために、Na多量体のアンモニアクラスター内での溶存状態をレーザー光電子分光法を用いて検討した。この結果、Na三量体負イオンでは、数分子のアンモニアの配位によりNa二量体と原子に解離が起こり、溶解が始まることを初めて見出した。
3.Mg_+(NH3)_nの光解離スペクトルと解離過程の検討を行い、n=1では溶媒分子への電子移動と水素原子の脱離を伴ったMg_+の酸化反応を見出した。大きなクラスターでは、溶媒分子の蒸発過程だけが起こり、反応が抑制されるとともに、Mg_+イオンがMg2_+にイオン化することが明らかになった。また、Mg(NH_3)_nのfs秒レーザー光イオン化過程を調べ、中性のクラスターの励起状態の反応性と気相中での二価イオンの安定性について新しい知見を得た。
4.エレクトロスプレーイオン源を備えた光解離分光装置を完成させた。また、ヘミン-ジメチルスルフォキシドクラスターの光解離過程を検討した。光解離および熱解離過程の生成物の解析を行うことにより、溶媒分子の蒸発過程と競争して起こるヘミンのβ-解裂反応の機構を明らかにし活性化エネルギーを求めた。シトクロムcのイオン生成と光解離実験を行い、鉄-ポルフィリン核の励起に伴う光誘起反応を明らかにした。

  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] 高須良三: "Solvation of Sodium Dimer in Ammonia Clusters ; Photoelectron Spectroscopy and ab initio Study of Na2-(NH3)n""J.Phys.Chem. 103. 349-354 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 高須良三: "Solvation Process of Nam in Small Ammonia Clusters : Photoelectron Spectroscopy of Nam-(NH3)n(m【less than or equal】3)""J.El.Sepctros.Relat.Phenom.. 106. 127-140 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 高須良三: "Photodissociation Spectroscopy of Li-H_2O and Li-D_2O Complexes"J.Phys.Chem. 105. 6602-6608 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 吉田 真治: "Photodissociation of Mg^+(NH_3)Ion"Chem.Phys.Lett.. 347. 93-100 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 富宅喜代一: "Solvation of sodium atom and aggregates in ammonia clusters"Advances in metal and semiconductor clusters. 5. 1-37 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 野々瀬真司: "Electronic Spectra and Structures of Solvated NH_4 Radicals, NH_4(NH_3)_n(n=1-8)"J.Phys.Chem.. (印刷中).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 大島康裕: "Electron Transfer in Chemistry"Wiley-VCH. 39 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] R. Takasu, K. Hashimoto, R. Okuda, and K. Fuke: "Solvation of Dimer in Ammonia Clusters ; Photoelectron Spectroscopy and a Study of Na_2 (NH_3)_n"J. Phys. Chem. 103. 349-354 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K. Fuke, K Hashimoto, and S. Iwata: "Structures, Spectroscop Reactions of Atomic Ions With Water Clusters"Adv. Chem. Phys. 110. 431-523 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Nonose, T. Taguchi, K. Mizuma and K. Fuke: "Electronic Sp Solvated NH, Radicals, NH, (NH3)n (n = I - 6)"Europ. Phys. J.. D9. 309-311 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Yoshida and K. Fuke: "Photoionization Studies of Germanium Clusters in the Energy Region of 5.0 - 8.8 eV : lonization Potentials [n=2-57)and Snn(n=2-41)"J. Ghem. Phys. 111. 3880-3890 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K. Fuke and S. Yoshida: "Near Threshold Photoionization of Gen Clusters in the 248-144 nm Region : lonization Potentials for Gen"Europ. Phys. J.. D9. 127-131 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] R. Takasu, H. Ito, K. Nishikawa, K. Hashimoto, R. Okuda, and K: "Solvation Process of Nam in Small Ammonia Clusters : Photo Spectroscopy of Nam (NH3)n (m _ 3)"J. El. Sepctros. Relat. Phenom. 106. 127-140 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Yoshida and K. Fuke: "Photoionization and photodissociation studies in semiconductor clusters"Trans. Mat. Res. Jpn. 25. 995-998 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] R. Takasu, K. Nishikawa, N. Miura, K. Hashimoto, C. P. Schul Hertel, and K. Fuke: "Photodissociation Spectroscopy of Li_H Li_D_2O Complexes"J. Phys. Chem.. A105. 6602-6608 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K. Fuke, K. Hashimoto and R. Takasu: "Solvation of sodium at aggregates in ammonia clusters"Ad. in metal and semicond. clusters. Vol. 5. 1-37 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Yoshida, N. Okai, and K. Fuke: "Photodissociation of Mg+(NH3)"Cliem. Phys. Lett.. 347. 93 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Nonose, T. Taguchi, F. Chen, S. Iwata, and K. Fuke: "Electronic and Structures of Solvated NH, Radicals, NH,(NH3), (n = 1 - 8)"J. Phys. Chem.. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2003-09-17  

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