表面光化学反応動力学

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20245005
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 川崎 昌博 京都大学, 工学研究科, 教授 (70110723)
• 研究分担者: 薮下 彰啓 京都大学, 工学研究科, 助教 (70371151)
• キーワード: 宇宙科学 / 大気現象 / 化学物理 / 環境変動 / 原子・分子物理学

研究概要

本研究では、従来から用いられてきた赤外吸収分光法などの静的な計測手段でなく、電子励起した状態と表面との相互作用をダイナミカルにとらえることの出来る高感度レーザーイオン化法をもちいた表面光脱離分光法や、液体-気体界面反応からの生成物であるラジカルなどをその場観測できるキャビティーリングダウン分光法を用いて、いろいろな形態の水界面と吸着(溶解)分子との動的な相互作用を解明してきた。本年度は、光分解により表面から出てきた直後のフラグメントの並進エネルギーやスピン励起状態の観測データに基づいて、冷却した氷表面の水分子真空紫外光分解により宇宙化学研究における酸素原子と酸素分子生成の化学反応機構を水酸基ラジカル化学反応ダイナミクスの立場から実験した結果、このような極低温表面でもホット原子・ホットラジカル反応が起こることを提案した。この結果、新しい観点の表面光化学反応を見いだし、いままで観測されてはいたが反応機構が不明確であった宇宙塵表面を覆っている氷の化学反応を理解することができた。さらに、雪や氷の界面からでも振動励起した分子、反応性の高い原子やラジカルが気相へ向かって飛び出して行き、それらが新しい反応機構を気相で起こすことを高真空装置とレーザー分光手法で直接に実証した。また、水-気体界面においてオゾンとヨウ素イオンが反応して10ラジカルやヨウ素分子が気相へ向かって飛び出して行くことを確認し、これが表面に偏析した有機物イオンにより阻害されることを確認した。この様な結果は、宇宙化学、エアロゾル光化学反応の重要な反応過程における新しい観点を提供できることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Direct observation of hydrogen molecules from the ultraviolet photodissociation of amorphous solid methanol at 100 K (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, A.Yabushita, D.Iida, M.Kawasaki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 130 ページ: 164505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anion-catalyzed dissolution of NO2 on aqueous microdroplets (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Yabushita, S.Enami, Y.Sakamoto, M.Kawasaki, M.Hoffmann, A.Colussi
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 113 ページ: 4844-4848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct emission of I2 molecule and IO radical from the heterogeneous reactions of gaseous ozone with potassium iodide solution (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sakamoto, A.Yabushita, M.Kawasaki, S.Enami
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 113 ページ: 7707-7713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation mechanisms of oxygen atoms in the 0(^3P_1) state from the 157nm photoirradiation of amorphous water ice at 90 K (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, A.Yabushita, M.Yokoyama, M.Kawasaki, N.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 131 ページ: 114511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation mechanisms of oxygen atoms in the 0(^1D_2) state from the 157nm photoirradiation of amorphous water ice at 90 K (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, A.Yabushita, M.Yokoyama, M.Kawasaki, N.
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 131 ページ: 114510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Translational and rotational energy measurements of photodesorbed water molecule in the vibrational ground state from amorphous solid water (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Yabushita, T.Hama, M.Yokoyama, M.Kawasaki, S.Andersson, R.N.Dixon, M.N.R.Ashfold, N.Watanabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 699 ページ: 80-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Desorption of hydroxyl radicals in the vacuum ultraviolet photolysis of amorphous Solid Water at 90 K (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, A.Yabushita, M.Yokoyama, M.Kawasaki, S.Andersson
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 131 ページ: 054508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Translational and internal energy distributions of methyl and hydroxyl radicals produced by 157 nm photodissociation of amorphous solid methanol (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, M.Yokoyama, A.Yabushita, M.Kawasaki, P.Wickramasinghe, W.Guo, H-P.Loock, M.N.R.Ashfold, C.M.Western
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 131 ページ: 224512
  • 査読あり
• [学会発表] VUV photodesorption mechanism of water molecules from ASW (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田加奈, 川崎昌博, 薮下彰啓, 羽馬哲也, 横山正明
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 20090921-20090924
• [学会発表] 氷の真空紫外レーザー光分解による水素の生成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也、横山正明、薮下彰啓、川崎昌博
  • 学会等名: 第28回 固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2009-11-22
• [学会発表] アモルファス氷の真空紫外レーザー光分解による酸素の生成機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 羽馬哲也、横山正明、薮下彰啓、川崎昌博
  • 学会等名: 第28回 固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2009-11-21
• [学会発表] Snowpack photochemistry of nitrate : Implications for O3 and HCHO at the South Pole (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Yabushita, T.Hama, M.Yokoyama, M.Kawasaki, P.D.Hamer, D.E.Shallcross, C.S.Boxe
  • 学会等名: IGAC-SPARC Joint Workshop
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2009-10-25
• [学会発表] Direct emission of IO radical and I2 molecules from the interaction of gaseous O3 with KI solution surface (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Hayase, Y.Sakamoto, S.Enami, M.Kawasaki
  • 学会等名: 東工大理学流動機構・森野基金国際ワークショップ
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] Anion-catalyzed NO2 dissolution on aqueous NaX (X=Cl, Br, I) microdroplets : A new source of HONO (2009)
  • 著者名/発表者名: A.yabushita, Y.Sakamoto, M.Kawasaki, S.Enami, M.R.Hoffmann, A.J.Colussi
  • 学会等名: 東工大理学流動機構・森野基金国際ワークショップ
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] Anion-catalyzed dissolution of NO2 on aqueous microdroplets (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Yabushita, S.Enami, M.Kawasaki, M.R.Hoffmann, A.J.Colussi
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Direct Observation of CH3, OH, H2 and H from the 157 nm photodissociation of amorphous solid methanol (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Yokoyama, T.Hama, A.Yabushita, M.Kawasaki
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Formation mechanisms of 0 (1D) from the 157 nm photoirradiation of amorphous water ice (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, A.Yabushita, M.Yokoyama, M.Kawasaki, N.Watanabe
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Formation mechanisms of oxygen atoms in the 3P levels from the 157 nm photoirradiation of amorphous water ice (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hama, A.Yabushita, M.Yokoyama, M.Kawasaki, N.Watanabe
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Vacuum ultraviolet photodesorption of molecular water from amorphous water ice at 90 K (2009)
  • 著者名/発表者名: A.YABUSHITA, T.Hama, M.Yokoyama, M.Kawasaki
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Direct emission of IO radical from the surface heterogeneous reaction of gaseous O3 with KI solution (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Hayase, Y.Sakamoto, Yosuke, S.Enami, M.Kawasaki
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] 光分解ダイナミックスの発展 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川崎昌博
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 和光市
  • 年月日: 2009-06-01
• [学会発表] Measurements of optical properties of aerosols by cavity ring-down spectroscopy in mega-city Tokyo, Japan (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, R.Hagino, Y.Matsumi, A.Yamazaki, R.Kudo, A.Uchiyama, K.Tonokura, Y.Sakamoto, M.Kawasaki
  • 学会等名: 第4回日本・中国・韓国気象学会共催国際会議
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2009-05-27
• [備考]
  • URL: http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng06/index-j.htm