研究内容の紹介

 化学反応は分子内あるいは分子間での原子や原子団の組み替えプロセスであり,分子の構造やエネルギーあるいは電子状態が時間とともに変化する現象である。化学反応過程におけるこれらの変化を追跡することにより,反応速度や反応経路の選択性や特異性に関する情報を得ることができる。当研究室では,振動励起分子や電子励起分子の反応挙動を,速度論(kinetics)および動力学(dynamics)両面から実験を行い,化学反応素過程の解明を目指して研究を進めている。
化学反応動力学

(KAWANO Factory)




研究テーマおよび成果

高振動励起分子の反応素過程の研究 

 大気化学および燃焼化学において最近注目されている,振動励起分子の化学反応素過程の解明を目指して研究を行っている。
 2005(平成17年)4月に着任した山崎が,同年9月にレーザ等装置一式を前任地(新潟大)より移設し,2006(平成18)年2月に実験を開始した。自作の単極無声放電装置で合成したオゾンを紫外光(266 nm)で解離し,生成した高振動励起酸素分子O2(X3Σu-, 6 ≤ v ≤ 15) を,B3Σu-−X3Σg-遷移を利用するレーザ誘起蛍光(LIF)法により検出することに成功した。単一振動準位占有数の経時変化の観測から,CF4が振動励起酸素分子の単一量子緩和剤としてきわめて有効であることを見出し,独自に開発した『Profile積分法』(Integrated-Profiles Method; IPM)を利用して,振動準位v = 6〜14のCF4との衝突による緩和速度定数を決定するとともに,光解離直後の振動エネルギー分布を決定した。解析結果にもとづいて,無極性分子衝突の高速振動緩和機構およびオゾン紫外光解離の動力学に関する考察を行った。
 この成果は,Phys. Chem. Chem. Phys., 8(16), 1936-1941 (2006)に掲載され,Profile積分法による解析図が同誌の内表紙(Inside Front Cover)を飾った。

Profile積分解析図



量子状態を制御した分子イオンの化学反応ダイナミクス研究

 分子イオンは,一般に中性分子に比べて反応性が2-3桁以上高く,その化学過程の基礎的解明は生体系から星間化学にわたる幅広い研究領域で重要視されている。本研究では,イオン・分子反応の微視的反応過程の解明を目的として,イオンビーム法を用いた反応実験装置の開発を行っている。レーザー分光法と質量分析技術によって,分子イオンの量子状態および並進運動を制御した反応性散乱実験を行い,ポテンシャルエネルギー曲面上の核運動のレベルでイオン・分子反応メカニズムを解明する。特に,有機化学の微視的モデルとして広く受け入れられている有機反応論を,反応ダイナミクス研究の視点から考察することを大きな目標としている。




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広島大学大学院理学研究科化学専攻
反応物理化学研究グループ