|
開発した界面選択的超高速振動分光である赤外励起時間分解ヘテロダイン振動和周波発生（TR-HD-VSFG）分光法とその発展である二次元ヘテロダイン振動和周波発生（2D-HD-VSFG）分光法を用いた研究を推進した。まず2D-HD-VSFG分光によって、帯電した水界面のモデル系である、正に帯電した界面活性剤CTABと水の界面の超高速振動ダイナミクスを研究した。同位体希釈によってOH伸縮振動バンドが主としてHODに由来するようにしたCTAB/HOD界面では、OH伸縮振動励起直後にポンプ波長とともにブリーチ波長が変化する、いわゆる対角線上にブリーチ信号が伸びた二次元スペクトルが観測され、これが約0.3ピコ秒でスペクトル拡散する様子が測定された。一方CTAB/H2O界面では励起直後に定常スペクトルに認められる3230ccm-1と3420cm-1の対応するブリーチピークとそれらの間のクロスピークが観測された。この複雑なCTAB/H2O界面の2Dスペクトルは界面水の不均一性とフェルミ共鳴で説明できることをシミュレーションで示した。さらに過剰量のアルカリハライド塩を付加することで電気二重層を圧縮し、CTAB/H2O界面の界面最近傍の水の定常・時間分解振動スペクトル測定を行った。これによって、Cl-、Br-イオンは強く界面水分子と相互作用しており、そのため界面最近傍の水分子ではフェルミ共鳴が抑制されていることが分かった。
以上の赤外光励起による界面水分子の振動ダイナミクス研究を進めながら、界面の溶質分子を紫外光で電子励起し、その後の光化学反応をHD-VSFG測定で追跡する紫外励起TR-HD-VSFG分光を開発し、これによって液体界面の反応ダイナミクスの研究を行った。空気／水界面で、水あるいは溶質分子のイオン化によって電子を生成させると、OH伸縮振動領域に強い過渡信号が現れることを見いだした。
|
