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2016 年度 実績報告書

星間分子雲における硫黄の化学進化

研究課題

研究課題/領域番号 26707030
研究機関北海道大学

研究代表者

大場 康弘  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00507535)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード化学進化 / 硫黄 / 星間分子雲 / 表面反応 / 重水素濃集
研究実績の概要

本年度はまず,極低温表面における重水素置換硫化水素ガス(D2S)と水素(H)原子との反応性を検証した。D2SガスとH原子を10Kに冷却した反応基板上に同時に導入し,反応生成物をフーリエ変換型赤外分光光度計(FTIR)で分析した。H原子を導入していないときにはD2SのS-D伸縮振動(~1900cm-1)に由来するピークが検出されたのみであったが,H原子を導入することで,S-H伸縮振動(~2500cm-1)に由来するピークが検出された。これは反応基板上でD-H置換反応がおき,HDSやH2Sが生成したためだと考えられる。反応経路としては,①D2S+H→DS+HD,②DS+H→HDSのように,D原子引抜きーH原子付加という二段階で進行したと考えている。
上記の同位体交換反応に加えて,H2S生成に関する実験をおこなった。まず固体H2S層を10KのアモルファスH2O氷上に作製した。その後,H原子を基板上に導入してH2Sと反応させた。D原子をH原子に変えて実験をおこなえば,H2S+H→HS+H2,HS+H→H2Sというように,H2Sが一度HSラジカルに変化して,再びH2Sが生成するという結果が予想された。しかしFTIRで分析すると,H2S量がH原子導入とともに減少していった。一方で,FTIRスペクトル上には新たな生成物は確認できなかった。これは,H2S生成反応(HS+H→H2S)の反応熱(~-338 kJ/mol)によって,生成したH2Sが表面から脱離したためだと考えられる。この現象はChemical desorptionと呼ばれており,星間分子雲の気相に存在するある種の分子の存在量を説明するうえで不可欠なメカニズムだと考えられてきた。しかし,実際にChemical desorptionを実験的に,かつ明確に証明した例はなく,本研究が初めての例となる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Deuterium fractionation during amino acid formation by photolysis of interstellar ice analogs containing deuterated methanol2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, Y. Takano, N. Watanabe, A. Kouchi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 827 ページ: L18

    • DOI

      10.3847/2041-8205/827/1/L18

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Negative catalytic effect of water on the reactivity of hydrogen abstraction from the C-H bond of dimethyl ether by deuterium atoms through tunnling at low temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 662 ページ: 14-18

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2016.07.058

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen-deuterium substitution in solid ethanol by surface reactions at low temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, K. Osaka, T. Chigai, A. Kouchi, N. Watanabe
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 462 ページ: 689-695

    • DOI

      10.1093/mnras/stw1714

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アモルファス氷との水素結合による反応抑制効果:ジメチルエーテルからの量子トンネル水素引抜き反応について2016

    • 著者名/発表者名
      大場 康弘,渡部 直樹,香内 晃
    • 学会等名
      原子衝突学会第41回年会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-12-10 – 2016-12-11
  • [学会発表] 極低温表面における硫化水素の重水素置換反応2016

    • 著者名/発表者名
      都丸 琢斗,大場 康弘,香内 晃,渡部 直樹
    • 学会等名
      原子衝突学会第41回年会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-12-10 – 2016-12-11
  • [学会発表] Hydrogen-deuterium substitution of solid dimethyl ether by reaction with deuterium atoms at 15 K2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
    • 学会等名
      European Conference on Laboratory Astrophysics
    • 発表場所
      CSIC, Madrid, Spain
    • 年月日
      2016-11-22 – 2016-11-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Negative Catalytic Effect of Amorphous Solid Water on the Hydrogen Abstraction from Dimethyl Ether with Deuterium Atoms at Low Temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
    • 学会等名
      ISM2016
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-10-19 – 2016-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 疑似星間塵氷の光化学反応で生成するアミノ酸の重水素置換体存在度2016

    • 著者名/発表者名
      大場 康弘,高野 淑識,渡部 直樹,香内 晃
    • 学会等名
      日本地球化学会第63回年会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [学会発表] 光化学反応による星間分子の重水素濃集度の変化2016

    • 著者名/発表者名
      大場 康弘
    • 学会等名
      新学術領域研究「宇宙分子進化」第4回全体集会
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-07-11 – 2016-07-11
  • [学会発表] Negative catalytic effect of amorphous solid water on the surface reaction of dimethyl ether with deuterium atoms at 15 K2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
    • 学会等名
      Chemistry and Physics at Low Temperatures 2016
    • 発表場所
      Biarritz, France
    • 年月日
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum-tunneling hydrogen abstraction from dimethyl ether-water complex solid at low temperatures: on the effect of complex formation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
    • 学会等名
      化学反応討論会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ ソニックシティホール(埼玉県・さいたま市)
    • 年月日
      2016-06-03 – 2016-06-03
    • 国際学会
  • [備考] 個人HP

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/oba/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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