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2013 年度 実施状況報告書

クラスターイオンの質量選択光解離画像観測法の開発と解離反応動力学の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25620007
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関東北大学

研究代表者

美齊津 文典  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20219611)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードクラスター / 光解離反応 / 質量分析 / 飛行時間質量分析計 / リフレクトロン / 化学反応動力学 / 装置開発
研究概要

本研究計画では、ナノ材料の微視的モデルとして重要なクラスターのイオンについて、光解離反応で生成したイオンの並進速度・放出角度分布を、イメージング検出器を使って観測する手法の開発を行い、種々のクラスターイオンに関して解離の動力学を明らかにすることを目的としている。本計画で開発する装置は、クラスターイオンと生成物イオンの双方の質量を特定するための複数の反射電極を持つ飛行時間質量分析計と、画像観測装置を効率よく組合わせるという世界でも類のない特長を有している。これによって、レーザー光解離反応で生成したイオンの放出角度分布と並進速度分布の双方を画像として一気に取得することが世界で初めて可能となり、光解離反応機構の理解をより深めていくことができると期待されている。
本研究では、サイズ選択されたクラスターイオンの光解離動力学を研究するために、新たな複数反射型飛行時間質量分析器を設計・製作し、現有のクラスター生成・画像観測装置に組み込んで研究を行っていくよていである。そのために、25年度は、新たに着想した複数の反射領域を持つ飛行時間質量分析計を設計・製作して、それを現有装置に組込む作業を行った。さらにこの新規装置を用いて校正実験までを実施することを予定した。具体的には、まず(1) 複数の反射領域を持つ新たな飛行時間質量分析計の設計・製作を6ヶ月間の予定で行い、続いて(2) 現有の真空装置と新たな飛行時間質量分析計とを3ヶ月かけて連結した。さらに(3)すでに放出角度分布・並進速度分布の知られているMg-Ar+の系で紫外光解離実験を行うことによって、校正実験とした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成23年の大震災後の耐震補強工事が、本研究を行う実験棟について急きょ実施されることとなり、25年8月から10月の3ヶ月間は装置の解体・移動・再組み立てに費やされることとなった。それにもかかわらず、年度末までに校正実験まで取りかかることができ、本来予定していた研究進捗スピードを上回っている。

今後の研究の推進方策

上記のように、予定を上回る進捗状況であり、今後は実験装置の最適化と、予定しているクラスターイオンの系での実験適用を展開していく予定である。ただし、耐震補強工事の完了が予定よりも遅れており、26年度夏に再び移動しなけらばならなくなっている。このために、再び2ヶ月程度実験を停止する必要があるが、25年度の経験があるので大きな懸念は存在しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Isomer-separated photodissociation of large sized silicon and carbon cluster ions: Drift tube experiment combined with a tandem reflectron mass spectrometer for Si24+ - Si27+ and C32+ - C38+2013

    • 著者名/発表者名
      R. Moriyama, T. Ohtaki, J. Hosoya, K. Koyasu, and F. Misaizu
    • 雑誌名

      European Physical Journal D

      巻: 67 ページ: 13-1 - 13-4

    • DOI

      10.1140/epjd/e2012-30535-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 移動度分析法によって分離された気相クラスター異性体イオンの分光と反応2013

    • 著者名/発表者名
      美齊津文典、小安喜一郎
    • 雑誌名

      エアロゾル研究

      巻: 28 ページ: 113-118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural transition of zinc oxide cluster cations: Smallest tube like structure at (ZnO)6+2013

    • 著者名/発表者名
      K. Koyasu, K. Komatsu, and F. Misaizu
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 139 ページ: 164308-1 - 6

    • DOI

      10.1063/1.4826465

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structures of cobalt oxide cluster cations studied by ion mobility mass spectrometry2013

    • 著者名/発表者名
      K. Ota, K. Koyasu, K. Ohshimo, and F. Misaizu
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 588 ページ: 63-67

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2013.10.030

    • 査読あり
  • [学会発表] 反射型質量分析計による気相錯体イオンMg+ICH3の光解離画像観測2014

    • 著者名/発表者名
      山崎謙一郎、奥津賢一、大下慶次郎、美齊津文典
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] 直線二段反射型質量分析計を用いたクラスターイオンの光解離画像観測装置の開 発2014

    • 著者名/発表者名
      奥津賢一、山崎謙一郎、大下慶次郎、美齊津文典
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20140328-20140328
  • [学会発表] 反射型飛行時間質量分析計を用いたMg+FCH3の紫外光解離イオン画像観測2014

    • 著者名/発表者名
      奥津賢一、大下慶次郎、美齊津文典
    • 学会等名
      東北大学理学研究科6専攻合同シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20140220-20140220
  • [学会発表] Photodissociation of Mg+ICH3 complex ions observed by using a reflectron mass spectrometer with an imaging detector2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yamazaki, K. Okutsu, K. Ohshimo, and F. Misaizu
    • 学会等名
      平成25年度化学系学協会東北大会及び日本化学会東北支部70周年記念国際会議
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20130928-20130928
  • [学会発表] Fragment ion imaging from of Mg+FCH3 gas-phase complex with ultraviolet photodissociation2013

    • 著者名/発表者名
      K. Okutsu, H. Hoshino, K. Koyasu, and F. Misaizu
    • 学会等名
      第29回化学反応討論会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20130605-20130605
  • [備考] 理論化学研究室のページ

    • URL

      http://qpcrkk.chem.tohoku.ac.jp/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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