高強度中赤外光源を用いた励起状態プロトン移動反応機構の構造論的研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23550007
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宮崎 充彦 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00378598)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 中赤外レーザー / 励起状態プロトン移動反応 / 超音速ジェット / 溶媒和クラスター / 赤外分光

研究概要

本研究ではZnGeP2結晶中での差周波発生を利用した新たな中赤外領域の高強度レーザー光源を用い、超音速ジェット中のナフトールアンモニアクラスターに対する5‐12 μmの骨格振動領域の赤外分光を利用して励起状態プロトン移動の反応機構について研究を行なった。クラスター生成条件の最適化により、高品質の赤外スペクトルの測定に成功した。時間依存密度汎関数法を利用した安定構造探索と理論赤外スペクトルとの比較から、プロトン移動反応はこれまで予想されていたサイズよりひとつ大きいn=5から生じることがほぼ確定できた。これらの結果は励起状態反応の構造論的解明に道を開き、反応機構研究の発展に寄与すると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Ground State Proton Transfer in Phenol-(NH_3)_n ( n <= 11) Clusters Studied by Mid-IR Spectroscopy in 3-10 μm Range (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Miyazaki, A. Kawanishi, I. Nielsen, I. Alata, S. Ishiuchi, C. Dedonder, C. Jouvet, and M. Fujii
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 117(7) ページ: 1522-1530
  • DOI: 10.1021/jp312074m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of 1-naphthol-water clusters in the S 1 state studied by UV-IR fluorescence dip spectroscopy and ab initio molecular orbital calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shimizu, R. Yoshino, S. Ishiuchi, K. Hashimoto, M. Miyazaki, and M. Fujii
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 557 ページ: 19-25
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2012.11.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gas-phase Infrared Spectroscopy of Monopeptides from 10 to 3 μm (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Miyazaki, K. Makara, S. Ishiuchi, and M. Fujii
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 40(10) ページ: 1157-1158
  • DOI: 10.1246/cl.2011.1157
  • 査読あり
• [学会発表] 1-ナフトール‐アンモニアクラスターの励起状態プロトン移動反応のサイズ依存性の理論的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水 俊彦, 芳川 俊平, 宮崎 充彦, 藤井 正明
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都府京都市
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] ベンゼンダイマーのエキシマー状態に対する中赤外分光-励起子共鳴が振動状態に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 充彦, 藤井 正明
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都府京都市
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] 中赤外 dip 分光法による 1‐ナフトール・アンモニアクラスターのS_1 状態の構造決定-励起状態プロトン移動反応のサイズ依存性の解明に向けて- (2013)
  • 著者名/発表者名: 芳川 俊平, 清水 俊彦, 吉野 るり子, 石内 俊一, 宮崎 充彦, 藤井 正明
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都府京都市
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] Ground state proton transfer reaction in phenol-(NH_3 )_n ( n <= 11) clusters probed by vibrational spectroscopy in the skeletal vibrational region (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Miyazaki and Masaaki Fujii
  • 学会等名: Seventh International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: Kobe Convention center, Kobe Japan
  • 年月日: 2013-08-28
• [学会発表] Theoretical study on vibrational signature of excited state proton transfer in 1-naphthol-ammonia clusters (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Shimizu, Mitsuhiko Miyazaki, and Masaaki Fujii
  • 学会等名: Seventh International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: Kobe Convention center, Kobe Japan
  • 年月日: 2013-08-28
• [学会発表] Structure Determination and Excited State Proton Transfer Reaction of 1-Naphthol-Ammonia Clusters in the S_1 State Studied by UV-IR-UV Mid-IR Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunpei Yoshikawa, Mitsuhiko Miyazaki, Weiler Martin, Haruki Ishikawa, and Masaaki Fujii
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Spectroscopy, 68th Meeting
  • 発表場所: The Ohio State University, Columbus, Ohio, USA
  • 年月日: 2013-06-18
• [学会発表] UV-IR-UV 中赤外dip 分光法による 1-ナフトール・アンモニアクラスターの S_1 状態の構造決定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 芳川 俊平, 吉野 るり子, 清水 俊彦, Weiler Martin, 石内 俊一, 宮崎 充彦, 石川 春樹, 藤井 正明
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学, びわこ・くさつキャンパス, 滋賀県草津市
  • 年月日: 2013-03-25