2013 Fiscal Year Annual Research Report
反応非平衡条件下でのイオン誘発核生成の定量的解明：生成素反応への実験的アプローチ
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25287148
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
中井 陽一 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (30260194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡部 直樹 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50271531)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | クラスターイオン / 大気イオン化学 / 微粒子核生成 / 原子分子物理 |
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| Research Abstract |
平成25年度に実施した研究の成果は以下のようになる。
1．H3O+(H2O)nクラスターイオンの結合分子数変化に伴うギブスの自由エネルギー変化について、水蒸気混合ガスのクラスターイオン生成部への導入法を変更し、測定温度領域を223Kまで下げることが可能となった。その結果、測定可能な結合分子数範囲が広がった。その上で自由エネルギー変化についての温度依存性をさらに詳しく調べた。測定温度範囲が拡張可能となった後の結果とこれまで測定されていた結果は矛盾なく、非常にスムースな温度依存性をもつ測定結果が得られた。
2．NO+イオンを種イオンとして、それに水分子が結合するクラスターイオン生成の実験を行った。NO+イオンは、電子基底状態のイオンと寿命の長い電子励起状態のイオンが混じって生成されることが知られている。クラスターイオン生成部のイオン移動管に加える電場を通常の実験条件とは異なるものにすることで、励起状態がクラスター生成過程におよぼす影響を見積もることができた。その結果、緩衝ガスの種類によって励起状態の寄与が変化することが実験的に分かった。また、クラスターイオン生成部内でのNO+イオンや生成されるクラスターイオンの移動時間の分布を計測することにより、NO+イオンの励起状態が引き起こす反応経路の影響や各クラスターイオン間の反応平衡が達成されている程度などについて情報を引き出せることが分かってきた。これらの結果を今後の研究に活用していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
我々がこれまで使用してきた実験セットアップでの測定によって、研究実績に記載したような知見が得られることがわかってきた。そのため、これまでの実験セットアップを使用した研究を精力的に行うようにした。その結果として、当初予定していた新イオン源の検討、開発への着手が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度の成果を踏まえ、これまで使用してきた装置の特徴をうまく利用することで、主にNO+を種イオンとして、水和クラスターイオン生成反応における自由エネルギー変化など生成反応に関する基礎的物理量を引き出すことを目指す。一方で、既存のＲＦイオントラップを用いて予備実験を行い、クラスターイオン成長反応速度測定のためのＲＦイオントラップを設計・製作を目指した研究を進める。新イオン源については、今後の研究遂行に適切なタイプのものを検討することにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
これまで使用してきた装置セットアップでの実験によって、研究実績に記載した知見が得られることがわかり、そのセットアップを使用した測定を精力的に行うようにしたので、当初予定していた新イオン源の検討、開発への着手が遅れたため。
これまで使用してきたセットアップの特徴をうまく利用することによって水和クラスターイオン生成反応に関する基礎的物理量を引き出すことを目指す研究において、必要な消耗品費、交換機器部品費への使用を考えている。さらに、既存のＲＦイオントラップを用いて予備実験を行い、クラスターイオン成長反応速度測定のためのＲＦイオントラップを設計・製作を目指した研究を進めるための経費に使用する。また、新イオン源については、今後の研究遂行に適切なタイプのものについて検討を進めて、その試作などに使用することも考えている。
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