固体ヘリウムを用いた理想的なマトリックス単離分光法の開発

使用固体氦开发理想基质隔离光谱

基本信息

批准号：
15655007
负责人：
百瀬孝昌
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、もっとも相互作用の小さいヘリウム原子の固体である固体ヘリウム中に分子を捕捉して、その振動回転電子状態の超高分解能分光を行う究極のマトリックス分離分光法の開発を行うことを目的としている。本年度は、これまでに技術が確立されていない固体ヘリウムへの分子の捕捉技術の開発を行うとともに、実際に分子を入れ、赤外分光を試みた。固体ヘリウムは20気圧以上の高圧でしか存在しないため、真空卞で低温の基板に混合ガスを吹き付けてマトリックスを生成する通常のマトリックス単離分光法の手法を用いることができない。そこで閉じたセルの中に高圧をかけて結晶を成長させる新しい固体ヘリウムマトリックス法を開発し、その改良を行った。具体的には、セル内の圧力を20気圧以上にしてヘリウム固体が成長する条件を作り、そこにさらに高圧にした混合ガスをノズルから吹き出しながら固体表面に吹き付けることによって、固体ヘリウム中に分子を捕捉する手法である。このとき、セルの温度は固体ヘリウムのできる1K程度に冷却する必要がある一方、混合ガスを吹き出すノズルはできれば室温程度の温度に保つ必要がある。そのためにヒーターを用いてノズルを適度に加熱するとともに、ノズルの先の断熱を工夫することで、セルを1Kに保つことに成功した。この手法を用いてCO分子の捕捉を試みた。赤外分光から、ある条件下ではCOの非常に小さなクラスターが捕捉されることがわかり、現在さらに単離される条件を探しているところである。

这项研究的目的是开发终极基质分离光谱方法，捕获固态氦中的分子，固态氦是相互作用最小的氦原子，并对其振动旋转电子态进行超高分辨率光谱分析。说今年，我们开发了一种在固体氦中捕获分子的技术，目前还没有建立这种技术，并且还尝试了通过将分子实际插入固体氦中来进行红外光谱分析。由于固态氦仅存在于20个大气压以上的高压下，因此无法使用通常的基质隔离光谱方法，该方法涉及将气体混合物吹到真空室中的低温基板上以生成基质。因此，我们开发并改进了一种新的固态氦基质方法，其中通过在闭孔中施加高压来生长晶体。具体来说，将池内压力设定在20个大气压以上，为固态氦的生长创造条件，然后从喷嘴中喷出高压混合气体，喷射到固体表面，从而在固态氦中产生分子。这是一种捕捉信息的方法。此时，需要将电池的温度冷却到1K左右，也就是固态氦的温度，而吹出混合气体的喷嘴如果可能的话需要保持在室温左右。为此，他们通过使用加热器适当加热喷嘴并在喷嘴尖端设计绝缘材料，成功地将电池保持在 1K。我们尝试使用这种方法捕获CO分子。红外光谱表明，在某些条件下，可以捕获非常小的二氧化碳簇，我们目前正在寻找进一步分离它们的条件。