フェムト秒パルスラジオリシスによる極性溶媒中の電子の熱化及び溶媒和過程の研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J06490
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 樋川 智洋 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: パルスラジオリシス / 溶媒和電子 / 溶媒和過程 / 熱化過程 / アルコール

Research Abstract

平成25年度は、フェムト秒パルスラジオリシスシステムの測定波長拡大に取り組み、アルコール中の溶媒和前電子から溶媒和電子へと至る過程の観測に成功した。さらに電子捕捉剤をアルコールに添加した系を用いることで溶媒和前電子およびドライ電子の挙動に関する新たな知見を得た。
(1)フェムト秒パルスラジオリシスシステムによるアルコール中の電子の溶媒和過程の観測
溶媒和前電子から溶媒和電子へと至る緩和過程を明らかにするため、システムの測定波長範囲を400㎚から1900㎚まで拡張し、アルコールの過渡吸収スペクトルを測定した。エタノール中では、溶媒和電子および溶媒和前電子の吸収バンドをそれぞれ観測し、溶媒和電子の吸収バンドにおいて、スペクトルが時間の経過と伴に短波長側へシフトすることを見出した。今後、分子の配向および電子軌道遷移、熱緩和の寄与について検討を行い、溶媒和過程の全貌を明らかにしていく。
(2)溶媒和前電子およびドライ電子の反応性
エタノール中に電子捕捉剤を添加した系のパルスラジオリシスを行い、溶媒和前電子の収量の濃度依存性を測定した。電子捕捉剤が溶媒和前電子と反応することにより、その減衰が速くなっただけでなく、溶媒和前電子の初期収量が著しく低下した。これは捕捉剤が、溶媒和前電子に先行して存在するドライ電子と反応したためであり、ドライ電子が溶媒和電子や溶媒和前電子に比べて非常に大きな反応性を有していることを実験的に明らかにした。ドライ電子が、その寿命の短さに関わらず、反応過程において大きな役割を担っていることを見出したことは、量子ビーム誘起反応の理解に資するものである。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成25年度は、溶媒和電子の前駆体である溶媒和前電子の過渡吸収スペクトルの測定を、当初の計画通り遂行し、溶媒和過程の新たな知見を得た。さらにオクタノールを用いることで、これまで観測に至っていなかったドライ電子を示唆する挙動の観測にも成功しており、今後さらなる成果が見込まれる。

Strategy for Future Research Activity

ドライ電子の挙動の観測に向けて、パルスラジオリシスシステムの測定波長拡大および時間分解能向上を推進していく。これまでの溶媒和前電子の観測結果から、アルコール中のドライ電子の寿命が数ピコ秒以内であることが予測されている。さらにオクタノールを用いた実験において、溶媒和前電子の吸収バンドより長波長側である1900㎚にて非常に短時間に減衰する活性種を観測した。今後、新たに観測した活性種の帰属にむけ、測定波長領域を2200㎚まで拡大し、さらに時間分解能の向上のために光路長の短いサンプルセルの導入および等価速度分光法などの新たな測定手法の確立に取り組んでいく。

Research Products

• [Journal Article] Radially polarized terahertz waves from a photoconductive antenna with microstructures (2013)
  • Author(s): K. Kan, J. Yang, A. Ogata, S. Sakakihara, T. Kondoh, K. Norizawa, I. Nozawa, T. Toigawa, Y. Yoshida, H. Kitahara, K. Takano, M. Hangyo, R. Kuroda, H. Toyokawa
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 102 Pages: 221118-22121
  • DOI: 10.1063/1.4809756
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フェムト秒パルスラジオリシス法を用いた直鎖アルコール中のドライ電子および溶媒和前電子の研究 (2014)
  • Author(s): 樋川智洋、法澤公寛、近藤孝文、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、吉田陽一
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 20140327-30
• [Presentation] フェムト秒パルスラジオリシスを用いたドデカンアルキルラジカルの研究 (2014)
  • Author(s): 近藤孝文、井河原大樹、樋川智洋、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、法澤公寛、田川精一、吉田陽一
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 20140327-30
• [Presentation] ドデカンの放射線分解初期過程におけるアルキルラジカルの時間挙動 (2014)
  • Author(s): 近藤孝文、井河原大樹、樋川智洋、法澤公寛、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、柴田裕実、小林仁、小方厚、田川精一、吉田陽一
  • Organizer: 日本原子力学会「2014年春の年会」
  • Place of Presentation: 東京都市大学世田谷キャンパス(東京都世田谷区)
  • Year and Date: 20140326-28
• [Presentation] テラヘルツ領域のパルスラジオリシスによる半導体中準自由電子の観測 (2014)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一
  • Organizer: 日本原子力学会「2014年春の年会」
  • Place of Presentation: 東京都市大学世田谷キャンパス(東京都世田谷区)
  • Year and Date: 20140326-28
• [Presentation] Terahertz Pulse Radiolysis Based on Double-Decker Electron Beams (2014)
  • Author(s): K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, M. Gohdo, I, Nozawa, T. Toigawa, K. Norizawa, H. Kobayashi, Y. Yoshida
  • Organizer: 1st KANSAI Nanoseience and Nanotechnology International Symposium, 9th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, 12th SANKEN Nanotechnology Symposium
  • Place of Presentation: Senri Life Science Center (Osaka, Japan)
  • Year and Date: 20140203-04
• [Presentation] Reactivity of the Precursors of the Solvated Electrons in Neat Ethanol Studied by Femtosecond Pulse Radiolysis (2014)
  • Author(s): T. Toigawa, K. Norizawa, T. Kondoh, M. Gohdo, K. Kan, J. Yang, A. Ogata, Y. Yoshida
  • Organizer: 1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium, 9th Handai Nanoscience and Nanotechnology Intemational Symposium, 12th SANKEN Nanotechnology Symposium
  • Place of Presentation: Senri Life Science Center (Osaka, Japan)
  • Year and Date: 20140203-04
• [Presentation] Pulse radiolysis using terahertz probe pulses (2014)
  • Author(s): K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, M. Gohdo, I. Nozawa, T. Toigawa, K. Norizawa, H. Kobayashi, Y. Yoshida
  • Organizer: The 17th SANKEN International Symposium, The 2nd International Symposium of Nano-Macro Materials, Devices, and System Research Alliance Project
  • Place of Presentation: ICHO Kaikan, Osaka University (Osaka, Japan)
  • Year and Date: 20140121-22
• [Presentation] Observation of Dodecane Alkyl-Radical by the UV Femtosecond Pulse Radiolysis (2014)
  • Author(s): T. Kondoh, T. Igahara, T. Toigawa, M. Gohdo, K. Kan, J. Yang, K. Norizawa, Y. Muroya, H. Kobayashi, A. Ogata, S. Tagawa and Y. Yoshida
  • Organizer: The 17th SANKEN International Symposium, The 2nd International Symposium of Nano-Macro Materials, Devices, and System Research Alliance Project
  • Place of Presentation: ICHO Kaikan, Osaka University (Osaka, Japan)
  • Year and Date: 20140121-22
• [Presentation] Reactivity of excess electrons during solvation process in alcohols studied by femtosecond pulse radiolysis (2014)
  • Author(s): T. Toigawa, K. Norizawa, T. Kondoh, M. Gohdo, K. Kan, J. Yang, A. Ogata, Y. Yoshida
  • Organizer: The 17th SANKEN International Symposium, The 2nd International Symposium of Nano-Macm Materials, Devices, and System Research Alliance Project
  • Place of Presentation: ICHO Kaikan, Osaka University (Osaka, Japan)
  • Year and Date: 20140121-22
• [Presentation] ダブルデッカー電子ビームの発生と応用 (2014)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一
  • Organizer: 平成25年度第2回量子ビーム科学研究施設研究会・第11回高輝度・高周波電子銃研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学産業科学研究所(大阪府茨木市)
  • Year and Date: 20140109-10
• [Presentation] Femtosecond Pulse Radiolysis of Primary Process of Radiation Chemistry (2014)
  • Author(s): T. Toigawa, K. Norizawa, K. Kan, M. Gohdo, T. Kondoh, J. Yang, Y. Yoshida
  • Organizer: DAE-BRNS 12th Biennial Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry (TSRP-2014)
  • Place of Presentation: Multipurpose Hall, BARC Training School Hostel, Anushaktinagar (Mumbai, India)
  • Year and Date: 20140106-09
• [Presentation] テラヘルツ領域のパルスラジオリシスに関する研究 (2014)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一
  • Organizer: 平成25年度核融合科学研究所一般共同研究
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所(岐阜県土岐市)
  • Year and Date: 2014-01-15
• [Presentation] Application of double-decker pulse radiolysis", The 14th RIES-Hokudai International Symposium (2013)
  • Author(s): K. Kan, J. Yang, A. Ogata, T. Kondoh, M. Gohdo, I. Nozawa, T. Toigawa, K. Norizawa, H. Kobayashi, Y. Yoshida
  • Organizer: The 14th RIES-Hokudai International Symposium
  • Place of Presentation: CHÁTERAISÉ Gateaux Kingdom (Sapporo, Japan)
  • Year and Date: 20131211-12
• [Presentation] エタノール中の溶媒和電子生成過程の温度依存性 (2013)
  • Author(s): 法澤公寛、樋川智洋、近藤孝文、菅晃一、楊金峰、吉田陽一
  • Organizer: 第56回放射線化学討論会
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館(広島県東広島市)
  • Year and Date: 20130927-29
• [Presentation] フェムト秒パルスラジオリシス法を用いたアルコール中の電子の溶媒和過程における反応性の研究 (2013)
  • Author(s): 樋川智洋、法澤公寛、近藤孝文、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、小方厚、吉田陽一
  • Organizer: 第56回放射線化学討論会
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館(広島県東広島市)
  • Year and Date: 20130927-29
• [Presentation] 紫外フェムト秒パルスラジオリシスの開発とドデカンアルキルラジカルの観測 (2013)
  • Author(s): 近藤孝文、室屋裕佐、井河原大樹、樋川智洋、法澤公寛、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、柴田裕実、小林仁、小方厚、田川精一、吉田陽一
  • Organizer: 第56回放射線化学討論会
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館(広島県東広島市)
  • Year and Date: 20130927-29
• [Presentation] 高分子レジスト材料のフェムト秒パルスラジオリシス (2013)
  • Author(s): 井河原大樹、神戸正雄、近藤孝文、田川精一、樋川智洋、榎本智至、楊金峰、法澤公寛、菅晃一、小方厚、吉田陽一
  • Organizer: 第56回放射線化学討論会
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館(広島県東広島市)
  • Year and Date: 20130927-29
• [Presentation] ダブルデッカーパルスラジオリシスの開発と応用 (2013)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一
  • Organizer: 第56回放射線化学討論会
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館(広島県東広島市)
  • Year and Date: 20130927-29
• [Presentation] フェムト秒パルスラジオリシス法を用いたエタノール中のドライ電子および溶媒和前電子の反応性の研究 (2013)
  • Author(s): 樋川智洋、法澤公寛、近藤孝文、井河原大樹、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、吉田陽一
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学(青森県八戸市)
  • Year and Date: 20130903-05
• [Presentation] 紫外フェムト秒パルスラジオリシス法を用いたドデカンのアルキルラジカルの研究 (2013)
  • Author(s): 近藤孝文、井河原大樹、樋川智洋、法澤公寛、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、柴田裕実、小林仁、小方厚、田川精一、吉田陽一
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学(青森県八戸市)
  • Year and Date: 20130903-05
• [Presentation] フェムト秒パルスラジオリシスを用いた高分子放射線化学初期過程についての研究 (2013)
  • Author(s): 井河原大樹、近藤孝文、田川精一、楊金峰、法澤公寛、樋川智洋、管晃一、吉田陽一、神戸正雄
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学(青森県八戸市)
  • Year and Date: 20130903-05
• [Presentation] テラヘルツ領域パルスラジオリシス開発のための研究 (2013)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学(青森県八戸市)
  • Year and Date: 20130903-05
• [Presentation] 超短パルス電子ビームの発生・計測およびその利用 (2013)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一
  • Organizer: 第10回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 20130802-06
• [Presentation] 誘電体管多モードテラヘルツ波による電子ビーム加速・減速の研究 (2013)
  • Author(s): 菅晃一、楊金峰、小方厚、近藤孝文、神戸正雄、野澤一太、樋川智洋、法澤公寛、小林仁、吉田陽一、萩行正憲、黒田隆之助、豊川弘之
  • Organizer: 第10回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 20130802-06
• [Presentation] フォトカソードRF電子銃加速器を用いた紫外フエムト秒パルスラジオリシスシステムの開発 (2013)
  • Author(s): 近藤孝文、井河原大樹、樋川智洋、法澤公寛、神戸正雄、菅晃一、楊金峰、柴田裕実、小林仁、小方厚、田川精一、吉田陽一
  • Organizer: 第10回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 20130802-06