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2022 年度 実施状況報告書

極端紫外レーザー光電子分光による気液界面に特異的な反応の起源の探索

研究課題

研究課題/領域番号 22K14646
研究機関京都大学

研究代表者

山本 遥一  京都大学, 理学研究科, 助教 (70837319)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード液体光電子分光 / 電子束縛エネルギー / 液膜ジェット
研究実績の概要

本研究の目的達成に必要な装置の改良に関しては、コロナ禍による物品の調達の遅れがあったため、物品の調達はほぼ終えることができたが実際に装置の改良および評価、運用といったところまでは進捗しなかった。代わりに、本研究の目的を達成することができる可能性のある半球型光電子分光装置を用いた実験を進めた。半球型光電子分光装置では目標のエネルギー分解能は十分に達成することが可能であるが、観測する電子のエネルギーを掃引するために十分な信号雑音比でスペクトルを得るのに時間がかかってしまう欠点があった。一方で、真空中に導入された液体試料は直径20ミクロン程度の円柱状ジェットであるのに対し、実験で使用している真空紫外光は直径1ミリ程度と空間的重なりが小さく、光量を十分に生かすことができていなかった。そこで、試料の導入方法を円柱状のジェットから横幅1ミリ、長さ3ミリ程度の液膜ジェットへと変更し、信号強度の増加を試みた。この液膜ジェットは二つの円柱状ジェットを衝突させることで発生できる。本研究では一つのガラス基板上に2本のマイクロ流路を作成することで、二本のジェットの相対位置を固定化し、安定に液膜ジェットを発生できるマイクロ流路デバイスを開発した。現在、開発した液膜ジェットを用いて、スペクトルの強度や形状を精査するためのデータを測定・検証し、論文として発表する準備を進めている。また、液体の回収方法等の付随する装置改良も進めているところである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実績にも書いた通り、当初計画していた装置開発は、調達の遅れがあり、予定通りの進捗があるとは言えなかった。一方で、別方向からのアプローチとして、液体導入方法の変更による信号強度の増加に取り組み、目的の達成に応用可能な液膜ジェットの開発を進めることができた。本手法は半球型光電子分光装置だけでなく、今後改良予定の飛行時間型装置にも応用可能であるため、当初予定していた方法論においても役立つことが期待される。

今後の研究の推進方策

物品の調達を進め、当初計画にあった飛行時間型光電子分光装置の改良を進めるとともに、液膜ジェットを用いた光電子分光を応用した実験研究を推進する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍による物品の調達の遅れがあったため、一部物品の調達が行えなかった。調達予定であったものを翌年度に改めて購入する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Zurich
  • [雑誌論文] Distortion Correction of Low-Energy Photoelectron Spectra of Liquids Using Spectroscopic Data for Solvated Electrons2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, Y.-I.; Suzuki, T.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry A

      巻: 127 ページ: 2440-2452

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.2c08046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge Transfer Reactions from I- to Polar Protic Solvents Studied Using Ultrafast Extreme Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Yo-ichi Yamamoto, Yoshi-Ichi Suzuki, and Toshinori Suzuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 14 ページ: 1052-1058

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c03849

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Long-Lived Dark States during Electronic Relaxation of Pyrimidine Nucleobases Studied Using Extreme Ultraviolet Time-Resolved Photoelectron Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Miura, Yo-ichi Yamamoto, Shutaro Karashima, Natsumi Orimo, Ayano Hara, Kanae Fukuoka, Tatsuya Ishiyama, and Toshinori Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 ページ: 3369-3381

    • DOI

      10.1021/jacs.2c09803

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Electronic Relaxation in 6-Methyluracil and 5-Fluorouracil in Isolated and Aqueous Conditions: Substituent and Solvent Effects2023

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Orimo, Yo-ichi Yamamoto, Shutaro Karashima, Alexie Boyer, and Toshinori Suzuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 14 ページ: 2758-2763

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.3c00195

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shallow and deep trap states of solvated electrons in methanol and their formation, electronic excitation, and relaxation dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Jinggang Lan, Yo-ichi Yamamoto, Toshinori Suzuki, and Vladimir Rybkin
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 13 ページ: 3837-3844

    • DOI

      10.1039/d1sc06666h

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 溶媒和電子の超高速光電子分光とスペクトル回復法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      山本遥一、鈴木俊法
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会 (2023)
  • [学会発表] Charge Transfer Reactions from I- to Polar Protic Solvents Studied Using Ultrafast Extreme Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      YAMAMOTO, Yo-ichi, SUZUKI, Yoshi-Ichi, SUZUKI, Toshinori
    • 学会等名
      38th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron inelastic scattering in liquids and spectral retrieval method for UV photoemission spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yo-ichi Yamamoto, Yano Hiroto, Toshinori Suzuki
    • 学会等名
      37th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] メタノール中の溶媒和電子生成における複数のトラップ状態2022

    • 著者名/発表者名
      Lang Jinggang, 山本遥一、鈴木俊法、Rybkin Vladimir V.
    • 学会等名
      第16回 分子科学討論会
  • [備考] 京都大学物理化学研究室ホームページ

    • URL

      http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bukka/

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公開日: 2023-12-25  

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