拡がった電子雲を介して結合する水クラスター

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640518
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 岩田 末廣 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20087505)
• キーワード: 金属-水クラスター / 量子化学計算 / 水クラスター負イオン / 電子スペクトル / 調和振動数 / 水素結合 / 電子-水素結合

研究概要

昨年度までに、水クラスター負イオンおよび1族金属原子と水クラスターの錯体に、OH{e}HOと記すことの出来る構造が共通して見いだされることを理論計算によって示した。電子{e}の中心には原子核が存在しない。この電子{e}と相互作用しているOHの伸縮振動が低波数移動しと結合距離も長くなること等から、この相互作用は、電子-水素結合と呼ぶのが妥当であることを示した。
本年度は、電子遷移を理論的に研究し、実験的研究を提案した。水クラスター負イオンでは、電子遷移は連続状態(イオン化状態)への遷移になるので、L^2可積分基底を使ったモーメント法によってスペクトルを計算した。余剰電子{e}を内部に含むクラスターと双極子束縛負イオンクラスターの電子スペクトルの違いを明らかにした。1族金属原子と水クラスターの錯体では、水が1あるいは2では、金属のsp混成軌道を占める電子がクラスター全体に拡がったリドベルグ型軌道に励起する遷移となるが、水分子の数が増えると、OH{e}HO構造の電子がリドベルグ型軌道に励起する遷移になる。イオン化しきい値に収斂するスペクトルになる。

研究成果

• [文献書誌] K.Okada: "Accurate potential energy and transition dipole moment curves of several electronic states of CO^+"J.Chemical Physics. 112. 1804-1808 (2000)
• [文献書誌] T.Tsurusawa: "Theoretical studies of the water cluster anions containing the OH {e} HO structure : energies and harmonic frequencies"1) Chemical Physics Letters. 315. 433-440 (2000)
• [文献書誌] K.Okada: "Ab initio MO study of A, D and third ^2II states of CO^+,"J.Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 108. 225-234 (2000)
• [文献書誌] T.Tsurusawa: "The electron-hydrogen bonds and the OH harmonic frequency shifts in water cluster complexes with a group 1 metal atom, M (H_2O)_n (M=Li and Na),"J.Chemical Physics. 315. 433-440 (2000)
• [文献書誌] M.J.Wojcik: "Theoretical study of multidimensional proton tunneling in the exited state of tropolone"J.Chemical Physics. 112. 6322-6328 (2000)
• [文献書誌] E.O.Sako: "Mechanism of ion desorption reaction of PMMA thin film induced by core excitation"J.Electron Spectroscopy and Related Phenomena. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] S.Iwata: "Electronic and geometric structures of water cluster complexes with a group 1 metal atom : electron-hydrogen bond in the OH {e} HO structure"Adv.in Metal and Semiconductor Clusters. 5. 39-75 (2001)