Infrared emission mechanism of fullerene C60 and its cosmic abundance

富勒烯C60的红外发射机制及其宇宙丰度

• 批准号: 20K05438
• 负责人: 若林 知成
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kindai University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05438/
• 关键词: フラーレン; ナノカーボン; 赤外発光; 分子振動; 振動励起シミュレーション; 宇宙存在度; 振動分光; ポリイン; C60; 赤外; 誘導放出

惑星状星雲において検出されているフラーレンC60分子の赤外発光スペクトルからその物理的環境を定量的に導き出すための基礎データならびにその解析方法を確立する目的で、実験室においてC60分子の赤外発光スペクトルを測定し、4本の赤外活性振動モードの発光バンドの強度比を試料温度に対してプロットするとともに、振動励起準位の占有数の温度変化についてシミュレーションを実施した。スペクトル測定では、これまでのC60単体のペレットに換えて、臭化カリウムKBr基板上に真空蒸着したC60薄膜を用いることにした。これにより、発光強度が飽和する問題を解決するとともに、倍音や結合音によるスペクトル解析に対する複雑さを回避することに成功した。また、赤外分光光度計FTIRの検出器DTGSを摂氏5度まで冷却することにより、室温でも赤外発光の感度を確保できたことから、より広い温度範囲で強度変化の測定が可能になった。さらに、KBr基板のみのスペクトルを測定することにより、温度変化に際してのバックグラウンド発光の変化の影響を除去することに目処がつき、従来のグラファイトを擬似黒体とする赤外強度の校正がより効果的に機能するようになった。赤外発光強度のシミュレーションについては、実験的に赤外発光が観測されている室温から摂氏120度までの温度範囲で振動励起状態の熱平衡分布を調べる必要があるが、その温度では倍音や結合音の状態が主要な占有状態と予想されることから、まず、C60分子の基準振動数とその縮重度を計算し、それらの組合せから生じる振動励起状態を数えあげるプログラムを作成し、振動4量子励起までの2千万余りの準位について励起エネルギーと縮重度を得た。現在、そのデータを用いてさまざまな温度における占有数分布の違いをシミュレーションし、赤外発光強度の温度変化を計算している。

目的是建立基本数据和分析方法，以定量得出在行星星云中检测到的富勒烯C60分子的物理环境，在实验室中测量了C60分子的红外发射光谱，在实验室中测量了c60分子的发射光谱，并且在四个红外振动模态的强度之比中均在模型中进行了模拟，并模拟了占用的温度。振动激发水平。在光谱测量中，使用了真空沉积的C60薄膜，而不是先前的C60颗粒，而是使用了溴化钾KBR底物上的薄膜。这解决了发射强度饱和的问题，并且还设法避免了使用泛音和组合声音的光谱分析的复杂性。此外，通过冷却红外分光光度计FTIR的检测器DTG至5摄氏度，即使在室温下，红外发射的敏感性也可以确保，从而可以测量在温度范围更大的强度变化。此外，通过仅测量KBR底物上的光谱，目的是消除背景发射对温度变化的变化的影响，并使用常规石墨作为伪黑体的红外强度校准已经变得更加有效。为了模拟红外发射强度，有必要研究从室温到120摄氏度的温度范围内的振动激发态的热平衡分布，在该温度范围内，通过实验观察到红外发射。但是，在这种温度下，预计泛音和耦合声音的状态将是主要的占用状态。首先，创建了一个程序来计算C60分子的参考频率及其退化，并计算这些组合所产生的振动激发态，并获得超过2000万个超过2000万个振动能量和退化的振动态，直到振荡4- Quantum兴奋。当前，数据用于模拟各种温度下的占用数分布的差异，并计算红外排放强度的温度变化。

项目成果

Simulation and measurement of the infrared emission spectra of C60

C60红外发射光谱的模拟与测量

• 发表时间: 2021
• 作者: 若林知成;向井悠天;田中海斗;福本圭祐;畑中美穂;兒玉健
• 通讯作者: 兒玉健

Phosphorescence excitation mapping and vibrational spectroscopy of HC9N and HC11N cyanopolyynes in organic solvents

有机溶剂中 HC9N 和 HC11N 氰基多炔的磷光激发图谱和振动光谱

• DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128201
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Molecular Structure
• 影响因子: 3.8
• 作者: Szczepaniak Urszula;Ozaki Kazunori;Tanaka Kaito;Ohnishi Yuma;Wada Yoriko;Guillemin Jean-Claude;Cr?pin Claudine;Ko?os Robert;Morisawa Yusuke;Suzuki Hal;Wakabayashi Tomonari
• 通讯作者: Wakabayashi Tomonari

Molecular IR emission of C60 and C70 thin plates

C60 和 C70 薄板的分子红外发射

• 发表时间: 2021
• 作者: Takahashi Keigo;Sambe Kohei;Kasahara Yotaro;Takeda Takashi;Hoshino Norihisa;Sakai Ken‐ichi;Akutagawa Tomoyuki;若林知成，分部一樹，畑中美穂，兒玉健
• 通讯作者: 若林知成，分部一樹，畑中美穂，兒玉健

Infrared emission spectra of fullerene C60 thin films

富勒烯C60薄膜的红外发射光谱

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Wakabayashi;K. Nakano;M. Hatanaka;T. Kodama
• 通讯作者: T. Kodama

Mass-Resolved Momentum Imaging of Three Dichloroethylene Isomers by Femtosecond Laser-Induced Coulomb Explosion

通过飞秒激光诱导库仑爆炸对三种二氯乙烯异构体进行质量分辨动量成像

• DOI: 10.3390/photochem2030051
• 发表时间: 2022
• 期刊: Photochem
• 作者: Wada Yoriko;Akagi Hiroshi;Kumada Takayuki;Itakura Ryuji;Wakabayashi Tomonari
• 通讯作者: Wakabayashi Tomonari