一酸化二窒素の光分解過程における同位体効果

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640501
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 梅本 宏信 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (80167288)
• キーワード: 一酸化二窒素 / 光分解過程 / 同位体効果 / 大気化学

研究概要

本研究では、一酸化二窒素の「大気の窓」領域(200から210nm)における光分解過程にN^<14>/N^<15>同位体効果が存在するかどうかを実験的に確かめることを目的とした。この背景には、成層圏に存在する一酸化二窒素が対流圏中の一酸化二窒素や生物起源のものに比べて重い同位体を多く含んでいることがある。
実験では、^<14>N_2O、^<14>N^<15>NO、および^<15>N^<14>NOをパルスノズルを通して真空チャンバー内に噴出させ、202から206nmの波長の光を照射した。202から204nmの領域では光分解に続いて、N_2が共鳴多光子イオン化する。波長を205.47nmにすると、生成した第一励起状態の酸素原子O(^1D)が共鳴イオン化する。これらの過程で生成したイオンを飛行時間型質量分析計で質量選別した後にマイクロチャンネルプレートによって検出した。
O(^1D)原子の信号は通常のN_2Oの系よりも重い同位体を含む系で弱かった。この同位体効果は^<14>N^<15>NOの場合で10%、^<15>N^<14>NOの場合では3%であった。これは、この波長での吸光係数が重い同位体を含む系で小さくなっていることを示す。また、この様な同位体効果が観測されたことは、成層圏での同位体濃縮の原因が、その光分解過程にあることを示している。一方、N_2分子をa"^1Σ_g^+状態経由でイオン化させた場合、逆に重い同位体を含む系で強い信号が観測された。光分解直後の窒素分子は非常に高く回転励起されている。逆の同位体効果が観測されたことは、回転が高く励起された窒素分子の検出効率に同位体効果が存在することを示唆する。

研究成果

• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Reactions of N(2^2D) with H_2O and D_2O; Identification of the Two Exit Channels,NH(ND)+OH(OD) and H(D)+HNO(DNO)"J.Phys.Chem.A. 103・6. 700-704 (1999)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Reactions of N(2^2D) with CH_3OH and its Isotopomers"J.Phys.Chem.A. 103・35. 7026-7031 (1999)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "^<14>N/^<15>N Isotope Effect in the UV Photodissociation of N_2O"Chem.Phys.Lett.. 314・3-4. 267-272 (1999)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Verification of the insertion mechanism of N(2^2D) into H-H bonds by the vibrational state distribution measurement of NH(X^3Σ^-,0【less than or equal】υ"【less than or equal】3)"J.Chem.Phys.. (in press). (2000)