自己組織化単分子膜を反応場とした選択的結合切断反応の機構解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21350014
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 広島大学
• 研究代表者: 田中 健一郎 広島大学, 大学院・理学研究科, 名誉教授 (90106162)
• 研究分担者: 和田 真一 広島大学, 大学院・理学研究科, 助教 (60304391) ; 関谷 徹司 広島大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (30259981)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: サイト選択的反応 / 内殻電子励起 / 軟X線光化学 / 光刺激イオン脱離 / 反応制御 / 自己組織化単分子膜 / オージェ崩壊過程

研究概要

化学者の夢の一つとして、内殻電子励起によるサイト選択的化学結合切断反応の研究を行い、その選択性が自己組織化単分子膜(SAM)上において格段に向上することを見出した。本研究の主目的はこの反応の選択性が何故SAM膜上でうまく制御できるかという問いに答えることである。その選択性とSAM膜の主鎖の種類と長さとの関連性を精密に調べることにより、選択性はSAM膜上に生じた反応前駆体の寿命に大きく左右されることが判明し、主鎖の長さを短くして寿命を短くすると、反応性は減少するが、選択性は向上することが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Experimental verification of the chemical sensitivity of two-site double core-hole states formed by an x-ray FEL (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Salen, P. van der Meulen, H. T. Schmidt, R. D. Thomas, M. Larsson, R. Feifel, M. N. Piancastelli, L. Fang, B. Murphy, T. Osipov, N. Berrah, E. Kukk, K. Ueda, J. D. Bozek, C. Bostedt, S. Wada, R. Richter, V. Feyer, K. C. Prince
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108 ページ: 153003(1-5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angle-resolved electron spectroscopy of laser-assisted Auger decay induced by afew-femtosecond X-ray pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Meyer, P. Radcliffe, T. Tschentscher, J. T. Costello, A. L. Cavalieri, I. Grguras, A. R. Maier, R. Kienberger, J. Bozek, C. Bostedt, S. Schorb, R. Coffee, M. Messerschmidt, C. Roedig, E. Sistrunk, L. F. Di Mauro, G. Doumy, K. Ueda, S. Wada, S. Dusterer
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108 ページ: 063007(1-5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Core-to-Rydberg band shift and broadening of hydrogen bonded ammonia clusters studied with nitrogen K-edge excitation spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamanaka, K. Tabayashi, O. Takahashi, K. Tanaka, H. Namatame, M. Taniguchi
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 136(1) ページ: 014308(1-11)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double-core-hole spectroscopy for chemical analysis with an intense X-ray femtosecond laser (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Berrah, L. Fang, B. Murphy, T. Osipov, K. Ueda, E. Kukk, R. Feifel, P. van der Meulen, P. Salen, H. T. Schmidt, R. D. Thomas, M. Larsson, R. Richter, K. C. Prince, J. D. Bozek, C. Bostedt, S. Wada, M. N. Piancastelli, M. Tashiro, and M. Ehara
  • 雑誌名: PNAS(Proc. Nat. Acad. Sci.) 巻: 108(41) ページ: 16912-16915
  • 査読あり
• [雑誌論文] 基礎から学ぶマススペクトロメトリ-/質量分析の源流,第4回光イオン化法の特徴 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中健一郎, 小谷野猪之助
  • 雑誌名: 質量分析 巻: 58(1) ページ: 13-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] 基礎から学ぶマススペクトロメトリ-/質量分析の源流,第5回内殻励起反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 和田真一, 田中健一郎
  • 雑誌名: 質量分析 巻: 58(1) ページ: 17-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a compact electron ion coincidence analyzer using a coaxially symmetric mirror electron energy analyzer and a miniature polar-angle-resolved time-of-flight ion mass spectrometer with four concentric anodes (2009)
  • 著者名/発表者名: E. Kobayashi, A. Nambu, K. Mase, K. Isari, K. Tanaka, M. Mori, K. K. Okudaira, N. Ueno
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instr 巻: 80(4) ページ: 043303(1-6)
  • 査読あり
• [学会発表] Structural change of photosensitive organic nano-crystals : Toward UV pump-X-ray probe measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Wada
  • 学会等名: Dis. Meeting on FEL experi. Elect./ molec. Dynamics
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Molecular chain effect in soft X-ray photostimulated ion desorption from self-assembled monolayers of benzene derivatives (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, S. Wada, R. Koga, J. Kajikawa, H. Hayashita, T. Sekitani, K. Tanaka, A, Hiraya
  • 学会等名: 第16回広島放射光国際シンポジウム
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Ion desorption by core-excitation of methyl-ester terminated biphenyl SAM (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Koga, S. Wada, M. Ogawa, J. Kajikawa, H. Hayashita, T. Sekitani, K. Tanaka, A, Hiraya
  • 学会等名: 第16回広島放射光国際シンポジウム
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Surface-site-selective study of valenceele ctronic states of Si(111)-7x7 adsorbed with water using Si-L23VV Auger electron Si-2p photoelectron coincidence measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Arae, J. Kajikawa, H. Hayashita, M. Ogawa, S. Ohno, S. Wada, T. Sekitani, Y. Sato, S. Hanaoka, T. Kakiuchi, K. Mase, M. Okusawa, M. Tanaka
  • 学会等名: 第16回広島放射光国際シンポジウム
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Construction and evaluation of Auger-photoelectron coincidence apparatus at BL13 of HiSOR (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kakiuchi, Y. Sato, S. Hanaoka, J. Kajikawa, H. Hayashita, M. Ogawa, S. Arae, S. Wada, T. Sekitani, S. Nagaoka, M. Tanaka, K. Mase
  • 学会等名: 第16回広島放射光国際シンポジウム
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] NEXAFS spectroscopy of excited triplet state of anthraquinone by UV pump-X-ray probe technique (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuru, S. Wada, H. Hayashita, H. Yoshida, A, Hiraya
  • 学会等名: 第16回広島放射光国際シンポジウム
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] フッ素置換したベンゼンチオール自己組織化単分子膜の内殻励起イオン脱離反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小川舞, 和田真一, 由布圭, 平野敦士, 石田敬樹, 平谷篤也, 田中健一
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 鳥栖市
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] LCLSで始まったXFEL利用研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 和田真一
  • 学会等名: 日本分光学会中国四国支部年次講演会「X線領域の自由電子レーザー(XFEL)の最前線」
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 芳香族自己組織化単分子膜で見られる内殻励起反応の特異性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 和田真一, 油布圭, 平野敦士, 石田敬樹, 田中健一郎
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Coulomb explosion imaging of small organic molecules at LCLS (2011)
  • 著者名/発表者名: B. Erk, A. Rudenko, D. Rolles, B. Rudek, L. Foucar, S. Epp, M. Cryle, I. Schlichting, C. Bostedt, S. Schorb, J. Bozek, A. Rouzee, A. Hundertmark, T. Marchenko, M. Simon, F. Filsinger, L. Christensen, S. de, S. Trippel, S. Wada, K. Ueda, C. D. Schroeter, J. Ullrich
  • 学会等名: 27^<th> Int. Conf. on Photonic, Electronic and Atomic Collisions(XXVIIICPEAC)
  • 発表場所: Belfast, UK
  • 年月日: 2011-08-02
• [学会発表] X-ray FEL induced double core-hole formation in polyatomic molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: P. Salen, P. van der Meulen, R. D. Thomas, H. T. Schmidt, M. Larsson, R. Feifel, M. Piancastelli, L. Fang, T. Osipov, B. Murphy, P. Juranic, N. Berrah, E. Kukk, K. Ueda, R. Richter, K. C. Prince, J. D. Bozek, C. Bostedt, S. Wada, M. Tashiro, M. Ehara, F. Tarantelli
  • 学会等名: 27^<th> Int. Conf. on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • 発表場所: Belfast, UK
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Multiple ionization and double core-hole production in molecules using the LCLS X-ray FEL (2011)
  • 著者名/発表者名: L. Fang, T. Osipov, B. Murphy, P. Juranic, N. Berrah, E. Kukk, K. Ueda, R. Feifel, P. van der Meulen, P. Salen, H. Schmidt, R. Thomas, M. Larsson, R. Richter, K. C. Prince, J. D. Bozek, C. Bostedt, S. Wada, M. Piancastelli, M. Tashiro, M. Ehara, F. Tarantelli
  • 学会等名: 27^<th> Int. Conf. on Photonic, Electronic and Atomic Collisions(XXVII ICPEAC)
  • 発表場所: Belfast, UK
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Why chemical bond scission can be controlled well on the self-Assembled monolayer surface? (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, M. Ogawa, S. Wada, T. Sekitani, H. Yoshida, A. Hiraya
  • 学会等名: 第27回化学反応討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-10
• [学会発表] Prospects of Nano-scale Material Science at SACLA (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Wada
  • 学会等名: 1^<st> Dis. Meeting on MAXIC@ SACLA
  • 発表場所: 佐用町光都
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] 自己組織化単分子膜上で何故内殻励起反応の選択性が向上するか? (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中健一郎, 小川舞, 和田真一, 関谷徹司, 吉田啓晃, 平谷篤也
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] Anionic dissociation of methyl-ester thin films induced by inner-shell excitations (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Wada, A. Hirano, K. Yufu, H. Ishida and K. Tanaka
  • 学会等名: 37^<th> Int. Conf. on Vacuum Ultra Violet and X-ray Phys
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Desorption mechanism of anion fragments induced by inner-shell excitations of ester compounds (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Wada, A. Hirano, K. Yufu, H. Ishida, A. Hiraya, K. Tanak
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2010-06-03
• [学会発表] Soft X-ray photo-stimulated ion desorption from self-assembled monolayers of fluorinated benzene derivatives (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, S. Wada, K. Yufu, A. Hirano, H. Ishida, A. Hiraya, K. Tanaka
  • 学会等名: 第26回化学反応討論会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] Why chemical bond scission can be controlled well on the self-Assembled monolayer surface? (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka
  • 学会等名: 58^<th> Conf. on Mass Spectrom. Allied Topics(ASMS 2010)
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Soft X-ray chemistry-Control of chemical bond scission (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka
  • 学会等名: Topical Conference on Interaction of EM Radiation with Atoms, Molecules & Clusters(TC-2010)
  • 発表場所: Indore, India
  • 年月日: 2010-03-04
• [学会発表] Selective chemical bond scission of organic thin films by core electron excitation (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka
  • 学会等名: 5^<th> Sweden-Japan Joint Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronics Applications(ASOMEA-5)
  • 発表場所: Krusenberg Herrgard, Sweden
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] Core-excitation induced photochemical reactions of benzene derivative SAMs (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Wada
  • 学会等名: 5^<th> Sweden-Japan Joint Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronics Applications(ASOMEA-5)
  • 発表場所: Krusenberg Herrgard, Sweden
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] Control of chemical bond scission by site-specific core excitation of surface molecules (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka
  • 学会等名: 26^<th> Europian Conference on Surface Science(ECOSS26)
  • 発表場所: Parma, Italy
  • 年月日: 2009-09-03
• [図書] 質量分析の源流 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中健一郎,和田真一,他7名,平岡賢三編
  • 総ページ数: 243
  • 出版者: (株)国際文献印刷社