巨大サイズクラスターの赤外分光による水の大規模水素結合ネットワーク構造の解明

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19205001
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 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: 藤井 朱鳥 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (50218963)
• 連携研究者: 前山 俊彦 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20250673) ; 松田 欣之 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (70400223)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 水素結合 / クラスター / 水 / 赤外分光

研究概要

気相中で水分子が10-200個集まり形成される小集団(クラスター)の赤外スペクトル(可視光よりも波長の長い光の領域における吸収の様子)をクラスターの構成分子数(サイズ)を変えながら観測した。その結果、水分子間を結ぶ水素結合のネットワーク構造がサイズにより基本的な幾何構造を変えていく様子が、従来よりも遙かに大きなサイズ領域まで明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Infrared spectroscopy for acetone and its dimer based on photoionization detection with tunable coherent vacuum-ultraviolet light (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Matsuda, Keisuke Ohta, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 471 ページ: 50-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational spectroscopy of size-selected neutral and cationic clusters combined with vacuum-ultraviolet one-photon ionization detection (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Matsuda, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 11 ページ: 1279-1290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton switch correlated with the morphological development of the hydrogen-bond network in H+(MeOH)m(H2O)1 (m=1-9) : A theoretical and infrared spectroscopic study (2009)
  • 著者名/発表者名: Dan Ding, Jer-Lai Kuo, Ken-ichiro Suhara, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 113 ページ: 2323-2332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interpreting the physical background of empirical solvent polarity via photodetachment spectroscopy of microsolvated aromatic ketyl anions (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Maeyama, Keiji Yoshida, Izumi Yagi, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 113 ページ: 10593-10602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared spectroscopy of phenol-(H2O)n>10 : Structural strains in hydrogen bond networks if neutral water clusters (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Toru Hamashima, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 113 ページ: 12134-12141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular proton-transfer in acetic acid clusters induced by vacuum-ultraviolet photoionization (2009)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Ohta, Yoshiyuki Matsuda, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 131 ページ: 18304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and theoretical determination of the accurate interaction energies in benzene-hahomethane ; the unique nature of the activated CH/π interaction of haloalkanes (2008)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii, Kenta Shibasaki, Takaki Kazama, Ryousuke Itaya, Naohiko Mikami, Seiji Tsuzuki
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 10 ページ: 2836-2843
  • 査読あり
• [雑誌論文] CH/π interactions in methane clusters with polycyclic aromatic hydrocarbons (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Tsuzuki, Kazumasa Honda, Asuka Fujii, Tadafumi Uchimaru, Masuhiro Mikami
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys 10 ページ: 2860-2865
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nature and physical origin of CH/π interaction : significant difference from conventional hydrogen bonds (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Tsuzuki, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 10 ページ: 2584-2594
• [雑誌論文] Photoelectron spectroscopy of microsolvated benzophenone radical anions to reveal the origin of solvatochromic shifts in alcoholic media (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Maeyama, Izumi Yagi, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 457 ページ: 18-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Naohiko Mikami, Size-selected infrared predissociation spectroscopy of neutral and cationic formamide-water clusters : Stepwise growth of hydrated structures and intracluster hydrogen transfer induced by vacuum ultraviolet photoionization (2008)
  • 著者名/発表者名: Daichi Sakai, Yoshiyuki Matsuda, Masaki Hachiya, Mayumi Mori, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 112 ページ: 6840-6849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of an isolated intermediate of the nucleophilic aromatic substitution reaction by infrared spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Hayato Hasegawa, Kenta Mizuse, Masaki Hachiya, Yoshiyuki Matsuda, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 47 ページ: 6008-6010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared predissociation spectroscopy of cluster cations of protic molecules, (NH3)n+, n=2-4 and (CH3OH)n+, n=2,3 (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaki Hachiya, Yoshiyuki Matsuda, Ken-ichiro Suhara, Naohiko Mikami, Asuka. Fujii
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 129 ページ: 094306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive analysis of the hydrogen bond network morphology and OH stretching vibrations in protonated methanol-water mixed clusters, H+(MeOH)1(H2O)n (n=1-8) (2008)
  • 著者名/発表者名: Jer-Lai Kuo, Zhi-zhong Xie, Dan Bing, Asuka Fujii, Toru Hamashima, Ken-ichiro Suhara, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 112 ページ: 10125-10133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnitude and nature of interactions in benzene-X (X=ethylene, acetylene) in the gas phase : Significantly different CH/π interaction of acetylene as compared with those of ethylene and methane (2007)
  • 著者名/発表者名: Kenta Shibasaki, Asuka Fujii, Naohiko Mikami, Seiji Tsuzuki
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 111 ページ: 753-758
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compatibility between methanol and water in the three-dimensional cage formation of large-sized protonated methanol-water mixed clusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Suhara, Asuka Fujii, Kenta Mizuse, Naohiko Mikami, Jer-Lai Kuo
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 126 ページ: 194306-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Naohiko Mikami, Stimulated Raman spectroscopy combined with vacuum ultraviolet photoionization : Application to jet-cooled methanol clusters as a new vibrational spectroscopic method for size-selected species in the gas phase (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Matsuda, Masaki Hachiyta, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 442 ページ: 217-219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long range influence of an excess proton on the architechture of the hydrogen bond network in large-sized water clusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Kenta Misuse, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 126 ページ: 231101-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stepwise solvatochromism of ketyl anions in the gas phase : Photodetachment excitation spectroscopy of benzophenone and acetophenone radical anions microsolvated with methanol (2007)
  • 著者名/発表者名: Izumi Yagi, Toshihiko Maeyama, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 111 ページ: 7646-7652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of neutral fragments issued from the photodissociation of protonated tryptophan (2007)
  • 著者名/発表者名: V. Lapere, B. Lucas, M. Barat. J. A. Fayeton, Y. J. Picard, C. Jouvet, P. Carcabal, I. Nielsen, C. Dedonder-Lardeux, G. Gregoire, A. Fujii
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 9 ページ: 5330-5334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive characterization of the photodissociation pathways of protonated tryptophan (2007)
  • 著者名/発表者名: V. Lapere, B. Lucas, M. Barat. J. A. Fayeton, Y. J. Picard, C. Jouvet, P. Carcabal, I. Nielsen, C. Dedonder-Lardeux, G. Gregoire, A. Fujii
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 127 ページ: 13413-1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical analyses of the morphological development of the hydrogen bond network in protonated methanol clusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Jer-Lai Kuo, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.A 111 ページ: 9438-9445
  • 査読あり
• [学会発表] Infrared spectroscopy of size-selected large water clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Discussion meeting on spectroscopy and dynamics of molecules and clusters
  • 発表場所: Goa, India
  • 年月日: 20100218-20100221
• [学会発表] 大サイズ Phenol-(H2O)n(n<～50) の赤外分光～大サイズ水クラスターの水素結合ネットワーク構造～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 濱島徹, 水瀬賢太, 藤井朱鳥
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 20090921-20090924
• [学会発表] アセトン-水クラスターの真空紫外光イオン化誘起プロトンマイグレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田欣之, 山田綾子, 三上直彦, 藤井朱鳥
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 20090921-20090924
• [学会発表] Infrared spectroscopy of large-sized water networks in gas phase clusters (2009)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Symposium on Dynamics of Molecules and Clusters, Department of Chemistry, Graduate School of Science
  • 発表場所: Tohoku University
  • 年月日: 2009-07-03
• [学会発表] 気相孤立系における芳香族求核置換反応中間体の赤外分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水瀬賢太, 長谷川勇人, 蜂谷正樹, 松田欣之, 三上直彦, 藤井朱鳥
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20080924-20080927
• [学会発表] ミクロ溶媒和負イオンの光電子脱離分光から見た "溶媒極性" の物理的背景 その1 (2008)
  • 著者名/発表者名: 前山俊彦, 吉田啓二, 藤井朱鳥, 三上直彦
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20080924-20080927
• [学会発表] プロトン付加水クラスターH+(H2O)nにおける大規模水素結合ネットワーク構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水瀬賢太, 三上直彦, 藤井朱鳥
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20080924-20080927
• [学会発表] 酢酸の水素結合クラスター真空紫外光イオン化検出赤外解離分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 太田圭亮, 松田欣之, 藤井朱鳥, 三上直彦
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20080924-20080927
• [学会発表] Hydrogen bond structure of large-sized protonated water clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Gordon Research Conference "Molecular and Ionic Clusters, Centre Paul Langevin
  • 発表場所: Aussois, France
  • 年月日: 20080907-20080912
• [学会発表] Infrared spectroscopic investigation of nanoscaled hydrogen bond networks in protonated water clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: 物理化学コロキウム "Laser Chemistry & Nano Materials"
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20080905-20080906
• [学会発表] 巨大サイズプロトン付加水クラスターの赤外分光～水素結合ネットワーク構造の段階的発展～ (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤井朱鳥
  • 学会等名: 原子衝突研究協会第33回研究会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20080806-20080808
• [学会発表] プロトン性分子クラスターにおける真空紫外光イオン化誘起クラスター内プロトン移動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田欣之, 蜂谷正樹, 太田圭亮, 酒井大地, 三上直彦, 藤井朱鳥
  • 学会等名: 第24回化学反応討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20080602-20080604
• [学会発表] Infrared and electronic spectroscopy of nucleophilic substitution reaction intermediate cluster cations (2008)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Hayato Hasegawa, Asuka Fujii, Naohiko Mikami
  • 学会等名: Gordon Research Conference "Photoions, Photoionization, and Photodetachment"
  • 発表場所: Barga, Italy
  • 年月日: 20080127-20080201
• [学会発表] Infrared spectroscopic investigation of nanoscaled hydrogen bond networks in protonated water clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: G-COE/IREMC International Meeting "Molecular Science for Future Materials and Complex Phenomena"
  • 発表場所: Tohoku University
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] Infrared Spectroscopy of Large-Sized Protonated Clusters : Morphological Development of Hydrogen Bond Network (2007)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Okazaki Conference "Molecular Science and Chemical Biology of Biomolecular Function"
  • 発表場所: Okazaki, Institute for Molecular Sciences
  • 年月日: 20071109-20071111
• [学会発表] 基本的な溶媒分子のクラスター正イオンの赤外解離分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 蜂谷正樹, 松田欣之, 藤井朱鳥, 三上直彦
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 20070917-20070920
• [学会発表] ホルムアミド-水クラスターの真空紫外光イオン化検出赤外解離分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 酒井大地, 松田欣之, 蜂谷正樹, 森麻由美, 藤井朱鳥, 三上直彦
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 20070917-20070920
• [学会発表] 巨大サイズプロトン付加水クラスター、H+(H20)15-100、の赤外分光～水の大規模水素結合ネットワークに対する余剰プロトンの影響～ (2007)
  • 著者名/発表者名: 水瀬賢太, 藤井朱鳥, 三上直彦
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 20070917-20070920
• [学会発表] 芳香族ケチルアニオンの溶媒和発色機構に対する気相光電子脱離分光による検証 (2007)
  • 著者名/発表者名: 八木泉, 前山俊彦, 藤井朱鳥, 三上直彦
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 20070917-20070920
• [学会発表] 気相クラスターの真空紫外光イオン化検出による質量選別振動分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 松田欣之
  • 学会等名: 平成19年度化学系学協会東北大会 物理化学コロキウム
  • 発表場所: 山形、山形大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Infrared spectroscopy of large-sized protonated water clusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Asia Science Forum
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2007-09-11
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.mikamilab.chem.tohoku.ac.jp/