キャビティーリングダウンを用いた新規ラジカル分子錯体の分光検出

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26410019
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 須磨 航介 鹿児島大学, 教育学部, 准教授 (10506728)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: CRDS / 高分解能分光 / ラジカル / ラジカル錯体 / 分子軌道計算

Outline of Annual Research Achievements

本年度研究では①CRDSによる新規分子種の探査、②HOOOラジカルの電子励起状態に関する理論研究を行った。さらに①では(A)装置の改良、(B)高純度アセチレンの合成、(C)水錯体の探査を行った。本年度初めにCRDS用の高反射率ミラーの反射率が著しく低下する事故が発生したため、(A)については大きな進展が得られなかった。この事故の原因は真空装置の不具合によるものと考えており、再発を防ぐべく装置自体の改良と真空系の修理を行っている。炭素鎖分子も観測対象種として検討しており、これに必要な(B)の開発を行った。ある程度の量の高純度アセチレンの合成は可能となったが、現在の装置では大量の試料ガスを必要とするため実用的な量のガスを効率よく生成、貯蔵する手法の開発が課題となった。(C)では前年度研究の探査で観測された水-CN錯体の可能性があるスペクトルについて精査した。前述の装置、ミラーの故障があったため、種の同定には至らなかった。②ではHOOOラジカルの電子励起状態について理論研究を行った。HO3ラジカルは多くの低い電子励起状態を持っているが、殆ど解離的であり第一電子励起状態のみ安定な結合を形成することが分かった。興味深いことに、電子基底状態のHOOOラジカルはOHとO2の会合体的な特徴を持っていたのに対し、第一電子励起状態の分子構造は対応する閉核種であるHOOOHの分子構造と極めてよく類似していることが分かった。基底状態から第一電子励起状態への遷移モーメントの計算値は0.08Dと必ずしも大きな値では無いがHOOOラジカルを十分な量生成できればLIFやCRDSなどの手法により観測できる可能性があり、現在その準備を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

CRDS用ミラーが破損し、資金的な問題で新規のミラー調達が困難であったため装置の感度の追求、新規ラジカル分子種の探査については進度に遅れが出た。計算機の整備、HOOOラジカルの理論計算については当初の計画通りの一定の成果が得られた。特にHOOOラジカルの電子励起状態について得られた結果は興味深く、また次年度の実験研究に大きく資することが期待される。

Strategy for Future Research Activity

CRDSミラーの破損の原因の追求、装置の必要な修理改良等を行う。初年度に遅れの出た装置の高感度化を完成させる。CRDS分光法によりHOOOラジカルの第一電子励起状態への電子遷移の観測を行う。必要であればLIFによる探査も試みる。平成27年度の早い段階で高分解能の色素レーザーの導入を予定しており、これを用いて再度Ar-CN錯体、H2O-CN錯体の探査を試みる。

Causes of Carryover

本研究で使用している色素レーザーは分解能がやや低く、特に本研究で目的とする分子錯体など回転定数の小さな種の探査をする上で大きな課題となっていた。これに対し、当初の研究計画にはなかったが平成27年度に入ってからであれば東京大学から高分解能の色素レーザーの譲渡が可能となった。装置の輸送には多額の費用を必要とし、これを確保するため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰越額の殆どをレーザーの輸送費にあてる予定である。