2018 年度研究成果報告書

水の微視的理解に向けた中性水クラスターのサイズ選別振動分光研究

研究課題

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研究課題/領域番号	16K05640
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	物理化学
研究機関	東北大学
研究代表者	松田欣之東北大学, 理学研究科, 助教 (70400223)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	クラスター / 赤外分光 / 真空紫外光イオン化
研究成果の概要	水クラスターを一光子でイオン化できる短波長の真空紫外光を発生できる希ガスジェットを媒体とした真空紫外光源を開発し、超音速ジェット・反射型飛行時間質量分析計に連結した。それを、水を含む高いイオン化エネルギーを持つ様々な分子に適用し、その有効性を確かめた。さらにその光源を真空紫外イオン化検出赤外分光法に応用するため、酸化チタンでコーティングされたアルミニウムの凹面鏡を導入し、真空紫外光を反射してフォーカスする光学系を構築し、同分光法への応用を可能にした。またイオン化誘起反応の真空紫外光イオン化に基づく分光研究手法を開発した。それにより種々の分子、クラスターのイオン化誘起反応を明らかにした。
自由記述の分野	物理化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	もっとも重要な化学物質の一つである水のクラスターのサイズ選別レーザー分光研究例がなかった。本課題における短波長の真空紫外光の光源開発とそれの真空紫外光イオン化検出レーザー分光法への応用は、水クラスターの分光研究を促進する。それらの研究により、これまで未明であった水の液体構造や特性を、理解する上での基盤情報が得られる。近年、大気化学、星間における反応プロセス、生体分子の機能において、水の寄与の重要性が指摘されている。水クラスターの分光学的情報は、環境化学、生化学を含む我々を取り囲む環境における種々の自然現象を理解する上でも重要な基盤情報であり、本課題の結果は水の特性の微視的理解に貢献する。