超高分解能分子分光を目的とする新しいマトリックス分離法の開発

开发用于超高分辨率分子光谱的新型基质分离方法

基本信息

批准号：
06640649
负责人：
百瀬孝昌
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、固体パラ水素をマトリックスとした凝縮系における高分解能分光法の開発とその応用を目的としている。本年度の前半では、まずこれまで所有していた液体ヘリウムクライオスタットを改良し、そのなかに光学的に透明な固体水素の結晶をつくるために、4Kから20Kの間で0.01Kで温度を調整できる温度コントロールステージを作製した。このクライオスタットを用いて、安定分子を固体水素中にうまく分散、捕捉させる条件の検討を行った結果、メタンやヨウ化メチル等の分子を捕捉させることに成功した。ついでこの捕捉した分子についてFTIR分光を行ったところ、メタンについてはその回転状態が完全に量子化されている振動回転遷移の観測に成功した。その線幅は、メタンの変角振動については分光器の分解能である0.01cm^<-1>より狭いことが確認された。これは、固体水素中では、水素分子による相互作用が極端に弱く、埋め込んだ分子の励起状態の緩和がほとんど起こらないためであると考えられる。さらにヨウ化メチルについては紫外線照射により生成するメチルラジカルの観測に成功した。そのFTIRによる振動回転線はやはり装置の分解能よりも狭いことが確認された。そこで、本年度の後半では、これらの分子の高分解能分光を行うための赤外光源の開発を行った。2台のリングレーザーとKTP結晶を用いた差周波レーザーを製作し、3から1ミクロンの光を出すことに成功した。今後は、このレーザー光源を用いることにより、固体水素中に埋め込んだ種々の分子やラジカル、化学反応中間体などの振動、回転、電子励起の高分解能スペクトルを測定することにり、それらの分子の分光学的微細構造を明らかにしていきたいと考えている。

本研究的目的是在使用固体仲氢作为基质的凝聚系统中开发和应用高分辨率光谱。今年上半年，我们将首先改进我们目前拥有的液氦低温恒温器，为了在其中制造光学透明的固体氢晶体，我们将能够在4K到4K之间以0.01K的增量调节温度。 20K 控制阶段已创建。使用该低温恒温器，我们研究了成功分散和捕获固体氢中稳定分子的条件，结果，我们成功捕获了甲烷和碘甲烷等分子。然后，他们对捕获的分子进行了 FTIR 光谱分析，并成功观察到了振动-旋转转变，其中甲烷的旋转状态完全量子化。对于甲烷的弯曲振动，线宽被证实比光谱仪的分辨率0.01cm^-1窄。这被认为是因为在固体氢中，氢分子之间的相互作用极弱，嵌入分子的激发态几乎不弛豫。此外，对于甲基碘，我们成功地观察到了通过紫外线照射产生的甲基自由基。经证实，FTIR获得的振动旋转线比仪器的分辨率更窄。因此，今年下半年，我们开发了红外光源来对这些分子进行高分辨率光谱分析。我们使用两个环形激光器和一个 KTP 晶体创建了差频激光器，并成功发射了 3 至 1 微米的光。未来，我们将使用这种激光光源来测量固体氢中各种分子、自由基和化学反应中间体的振动、旋转和电子激发的高分辨率光谱，我们希望阐明光谱精细结构。