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100K以下の低温における化学反応には、未だに解明されていない効果があることが、ごく最近指摘されている。本研究では、量子凝縮相中に捕捉した分子のエネルギー状態および化学反応性を明らかにすることによって、10K以下の極低温における化学反応の本質を実験的に解明することを目指すとともに、量子凝縮相の特質を生かした低温化学反応の新しい展開を行うことを目指している。量子固体あるいは超流動液体などの量子凝縮相はほぼ「自由」な分子を1K程度の温度に冷却することができ、かつその反応性を容易に調べることができる唯一の場である。本研究では、この量子凝縮相の利点を最大限に活用することで、低温化学反応に関する新しい研究を展開することを目指した。本年度は昨年度開発した超流動ヘリウム液滴に異分子のクラスターを捕捉する技術を用いて、大気科学で重要となる水-酸素、水-窒素錯体の赤外強度に関する詳細な実験的データーを得た。また量子凝縮相中では、極低温の分子の関与する2分子化学反応を赤外分光法を用いて追跡することにより、化学反応における核スピン選択を定量的に証明することができた。また低温における分子内核スピン緩和ダイナミクスを調べ、緩和が分子内スピン-スピン、スピン-回転、および核四重極相互作用で起きることを明らかにするとともに、2K以下の極低温では1格子過程、2-6Kでは2格子過程がエネルギー緩和に対して支配的であることを定量的に明らかにすることができた。
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