極低温量子固体中でおこるトンネル反応の分光学的研究

低温量子固体中发生的隧道反应的光谱研究

基本信息

批准号：
09226217
负责人：
百瀬孝昌
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、固体パラ水素をマトリックスとするマトリックス分離法を用いると、気相と同程度あるいはそれ以上の分解能で溶質分子の振動および回転分光が可能であるという固体水素の特性を生かし、化学的に活性な状態を持つ分子を固体パラ水素内に生成し、その分子とまわりの水素分子との極低温におけるX+H_2→XH+Hの型の反応素過程のダイナミックを高分解能レーザー分光法を用いて追跡することにより、反応に寄与するトンネル現象などの量子効果の寄与を分光学的に研究することにある。本年度は、メチルラジカルと水素分子との反応を主として研究した。固体水素中に捕捉したヨウ化メチルの光分解により生成するメチルラジカルと水素分子との反応を赤外分光法により追跡し、メチルラジカルは基底状態では水素分子と反応しないが、重水素化したメチルラジカルでは基底状態でも水素分子と反応してメタンを生成することが明らかとなり、この反応が純粋なトンネル反応によるものであることを示した。このトンネル反応の速度を4.7^*10^<-6>s^<-1>と決定した。この反応速度には媒質の量子性が影響しているはずであり、現在さらに詳しい解折を行っているところである。またメチルラジカルと重水素化メチリラジカルの違いはゼロ点振動によるものであることを明らかにし、トンネル反応におけるゼロ点振動の重要性を指摘した。一方、メチルラジカルの光励起後続反応では、メチルラジカルをB状態に光励起するとメチレンに解離し、すぐ水素分子と反応してメタルが生成する反応経路があることを明らかにした。

本研究的目的是利用固体氢的特性，通过以固体仲氢为基体的基质分离方法，可以对溶质分子进行振动和旋转光谱分析，其分辨率可与或高于该分辨率。固体仲氢中具有化学活性状态的分子。通过使用高分辨率激光光谱跟踪极低温度下生成的分子与周围氢分子之间的X+H_2→XH+H型反应基本过程的动力学，我们研究了有助于该反应的隧道现象。通过光谱研究量子效应的贡献，例如今年我们主要研究了甲基自由基与氢分子的反应。利用红外光谱，我们追踪了捕获在固体氢中的碘甲烷光解产生的甲基自由基与氢分子之间的反应。甲基自由基在基态下不与氢分子反应，但氘代甲基自由基与氢分子反应。即使在基态下也能产生甲烷，表明该反应是由于纯粹的隧道反应。该隧道反应的速度被确定为4.7^*10^-6s^-1。这个反应速率一定受到介质的量子性质的影响，我们目前正在进行更详细的分析。他还揭示了甲基自由基和氘代甲基自由基之间的差异是由于零点振动造成的，并指出了零点振动在隧道反应中的重要性。另一方面，在随后的甲基自由基光激发反应中，发现存在这样的反应途径：当甲基自由基光激发到B态时，它解离成亚甲基，亚甲基立即与氢分子反应生成亚甲基。金属。