均一系溶媒中での光化学反応に対する磁場効果

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640507
• 研究機関: 理化学研究所
• 研究代表者: 若狭 雅信 理化学研究所, 分子光化学研究室, 先任研究員 (40202410)
• キーワード: 磁場効果 / 光化学反応 / 均一系溶媒 / ピコ秒過渡吸収 / Δg機構 / 硫黄ラジカル / ベンゾフェノン / スピンダイナミクス

研究概要

1.ピコ秒過渡吸収装置の測定精度の向上:
現有のピコ過渡吸収装置は分光翻および光学系が暗いためSNのよい測定ができない。そこで、より明るい分光器を設置し、さらにモニター光学系を石英製アクロマティックレンズに変更することで、単位時間あたりの光強度を増加させた。その結果、検出器のSNが約2倍程度よくなった。また、レーザーのオシレータを改良することで、レーザー光強度の安定性も向上した。
2.均一系溶媒中でのラジカル反応のピコ秒ダイナミクスに対する磁場効果:
上記で開発したピコ秒過渡吸収農農を用いて均系溶媒中での硫黄ラジカルの反応(式1)に対する磁場効果をピコ秒領域(時聞分解能〜100Ps,1Hz)で測定した。
光
PhSH+ベンゾフェノン(BP) --> PhS・+BPH・(1)
1.7Tまでの磁場下で、生成する硫黄ラジカルおよびベンゾフェノンケチルラジカルのスピンダイナミクスに対する研究を行った。従来のナノ秒過渡吸収装置では測定できなかった、ラジカル対のスピン変換過程の磁場効果をはじめて観測できた。ラジカル対の三重項から一重項へのスピン変換過程は、磁場の増加と伴に加速され、1.45x10^9s^<-1>(ゼロ磁場)から2.12x10^9s^<-1> (1.7 T)になった。このスピン変換過程の加速はΔg機構によるものと考えられる。
3.30テスラ磁場下の磁場効果の機構:
同じ反応を30T磁場下で磁場効果を測定すると磁場効果の飽和現象が観測できた。理論的考察より、この高磁場での飽和現象はΔg機構と緩和機構により完全に説明できることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] M.Wakasa, H.Hayashi: "Re-examination of the Magnetic Field Effects on the Thermal Reactions of Benzyl and Pentafluorobenzyl Halides with n-Butyllithium in Hexane"Mol. Phys.. (In press). (2002)
• [文献書誌] J.B.Pedersen, M.J.Hansen, A.A.Neufeld, M.Wakasa, H.Hayashi: "A Quantitative Analysis of Recombination Data in High Magnetic Fields"Mol. Phys.. (In press). (2002)
• [文献書誌] I.Morino, M.Wakasa, H.Hayashi: "Magnetic Field Effects on the Hydrogen Abstraction Reaction of Triplet 4-Methoxy-benzophenone with Thiophenol as Studied by a Picosecond Laser Flash......"Mol. Phys.. (In press). (2002)
• [文献書誌] M.Wakasa, H.Hayashi: "Can an External Magnetic Field Affect the Thermal Reaction of Pentafluorobenzyl Chloride with n-Butyllithium in hexane?"Chem. Phys. Lett.. 340. 493-499 (2001)
• [文献書誌] M.Wakasa, H.Hayashi: "Magnetic Field Effects on the Dynamic Behavior of a Radical Pair As Studied by a Sub-Nanosecond Laser Flash Photolysis Technique"Chem. Phys. Lett.. 327. 343-350 (2000)