Study on OH radicals in water by a new method based on spin correlation with positronium

基于正电子自旋关联的新方法研究水中OH自由基

基本信息

批准号：
20K12501
负责人：
平出哲也
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和3年度に続き、令和4年度もコロナ感染拡大の影響で調査や外国出張は出来なかった。令和2年度に計数率の向上を行った、陽電子消滅寿命-運動量相関（AMOC）測定装置を用いて、継続して純水の測定を行った。10℃以下ではOHラジカルの長距離拡散が抑制され、かご効果によりスピン相関のある電子が存在するOHラジカルと三重項ポジトロニウムとのスピン交換反応で一重項ポジトロニウムへの変化する確率の増大が明確に現れ、10℃で水クラスターの形成が起こることを示してきた。このかご効果の存在は、一重項ポジトロニウム収率を増大させるため、水クラスターの存在を示すことができ、10℃以上でも壊れない新しいクラスター構造が存在することを示してきた。令和4年6月にAMOC装置にトラブルが発生し、現在、AMOC実験は中断している。これまでの実験は環境中の水を模擬するために解放されている状態であり、このクラスター構造の出現には水中の二酸化炭素の影響が存在する可能性がある。水中の二酸化炭素の状態が関連する場合、地球温暖化対策へと波及する可能性があり、pHの変化を測定することで、二酸化炭素の状態について検討を行った。その結果、10℃以上でクラスター構造が維持される場合、pHの温度依存性が異なる可能性があることが明らかになってきた。

从2021年开始，由于冠状病毒感染的蔓延，我无法在2024年进行研究或出国旅行。我们继续使用正电子湮灭寿命动量相关（AMOC）测量装置来测量纯水，该装置的计数率在2020年度有所提高。在低于10℃的温度下，OH自由基的长距离扩散受到抑制，笼效应明显增加了具有自旋相关电子的OH自由基通过与三重态正电子素发生自旋交换反应而转变为单线态正电子素的概率。研究表明，10°C 时会形成水簇。这种笼效应的存在增加了单线态正电子素产率，这可以表明水簇的存在，并表明存在甚至在 10°C 以上也不会断裂的新簇结构。 AMOC设备于2020年6月出现故障，目前AMOC实验暂停。之前的实验已经公开模拟环境中的水，这种簇结构的出现可能会受到水中二氧化碳的影响。如果水中二氧化碳的状态相关，则可能会对全球变暖对策产生影响，因此我们通过测量pH值的变化来研究二氧化碳的状态。结果表明，如果簇结构保持在 10°C 以上，pH 值的温度依赖性可能会有所不同。