2019 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙のパラ水素分子が引き起こす水分子のオルソ／パラ比異常
| Project/Area Number |
18H01262
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
羽馬 哲也 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20579172)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 核スピン温度 / パラ水素 / 原始惑星系円盤 / 星間化学 / 彗星 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は2020年1月1日に北海道大学から東京大学へ異動となったため，本年度は実験装置の解体，移設をおこなう必要が生じた．そこで，限られた時間の中で「パラ水素分子の化学反応」の実験装置を用いて予察的な研究をおこなったところ，非常に興味深い成果が得られたのでここに報告する．
パラ水素発生器のために必要なヘリウム冷凍機の冷却能力を確認するために，シリコン基板をヘリウム冷凍機に接続したのち真空チャンバー内に導入し，冷却試験をおこなったところ，シリコン基板を6 Kまで冷却できることを確認した．6 Kにまで冷却されたシリコン基板にメタン(CH4)や亜酸化窒素(N2O)のガスを蒸着すると，非晶質（アモルファス）の薄膜（厚さ：1-100 nm）が生成する．このアモルファス薄膜に最近開発された赤外分光法である多角入射分解赤外分光法を用いて，膜面内（in-plane; IP）方向の振動モードと膜面外（out-of-plane; OP）方向の振動モードについての赤外スペクトル（それぞれIPスペクトル，OPスペクトル）を測定し，薄膜の構造解析をおこなった．
その結果，アモルファスCH4の場合は，CH4が等方的な分子構造をしているため，IPスペクトルとOPスペクトルの強度比は同じであった．いっぽう，アモルファスN2Oの場合は，IPスペクトルの強度がOPスペクトルよりも強くなる結果が得られた．この結果は，アモルファスN2O内でN2O分子が横倒し（基板に平行）に配向していることを示唆する．これらの研究成果は，多角入射分解赤外分光法がアモルファス分子性薄膜の新規構造解析法として有用であることを示している．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題で用いる予定であった「パラ水素発生器」を改造・応用することで，多角入射分解赤外分光法によるアモルファス分子性薄膜の構造解析研究が可能となったため．
星間塵の表面は水(H2O)などのアモルファス分子性薄膜（氷）で覆われていることが知られているが，その構造については不明な点が多い．しかし本研究課題で開発した実験装置によって，星間塵を覆うアモルファス氷の構造を分子レベルで解明できる可能性が開かれた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，多角入射分解赤外分光法を用いた実験研究を発展させ，星間塵を覆うアモルファスH2O氷についての構造解析研究をおこなう．また，当初予定してた「パラ水素分子の化学反応」の研究については，実験に必要な色素レーザーなどは北海道大学から東京大学に移設できたため，継続して装置開発を進める．
|
