反応座標スイッチング機構の複雑分子系への展開

复杂分子系统反应坐标切换机制的发展

• 批准号: 16K17770
• 负责人: 寺本 央
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16K17770/
• 关键词: 反応座標スイッチング; 水素原子; 法双曲的不変多様体; 多自由度ハミルトン系; 反応座標; 量子共鳴状態; 化学反応動力学

直交する電場磁場中の水素原子において反応座標スイッチングを検出するための実験条件の検討を行った。昨年度、Phys. Rev. Lett.115, 093003 (2015)で理論的に検出可能性を議論した際には、磁場の強度を2Tとしていたが実験がより容易となるように10Gと100Gでの実験条件で反応座標スイッチングが先の結果とどのように異なるのかを検討した。2Tだと超電導磁石のような大掛かりな機器が必要となるが、100G程度であればヘルムホルツコイルを用いることで、広域に均一な磁場を生じさせることが比較的容易となる。また、系の実効的なプランク定数は磁場の３乗に比例するため、実効プランク定数が小さくなることは、系を古典力学又は半古典力学でモデル化する際のモデル化の近似精度が高くなると期待されるので、その点でも今回の検証実験には望ましい。また、その実験条件で反応座標スイッチングを検出するためには、Phys. Rev. Lett.115, 093003 (2015)で報告したように、反応座標スイッチング前と後のエネルギーで水素原子からイオン化する電子の飛んでいく方向を検出する必要がある。その検出のために、反応座標スイッチング前のエネルギーにおける電子のイオン化の方向とスイッチング後のイオン化の方向二か所に電子の検出器を配置する設定を検討した。実験的に利用可能な検出器は円型の直径25mm - 120mmのサイズのものがあり、どの大きさの検出器をどの位置に配置するとスイッチングが明確にとらえられるのかを数値シミュレーションで検討した。

我们研究了检测正交电场和磁场中氢原子反应坐标转换的实验条件。去年，当我们在Phys. Rev. Lett.115, 093003 (2015)中理论上讨论可检测性时，我们将磁场强度设置为2T，但为了使实验更容易，我们在10G和100G下进行了实验，研究了反应如何。根据条件的不同，坐标切换与之前的结果有所不同。在2T时，需要超导磁体等大型设备，但在100G左右时，使用亥姆霍兹线圈相对容易在大范围内产生均匀磁场。另外，由于系统的有效普朗克常数与磁场的立方成正比，因此在使用经典力学或半经典力学对系统进行建模时，随着系统的近似精度的提高，有效普朗克常数变得更小。预计，本次验证实验在这方面也是可取的。另外，为了检测实验条件下的反应坐标切换，如Phys Rev. Lett.115, 093003 (2015)中报道的那样，需要检测其飞行的方向。为了检测这一点，我们考虑了一种设置，其中电子检测器放置在两个位置：一个位于反应坐标切换之前能量的电子电离方向，另一个位于切换后的电离方向。实验上可用的探测器是圆形的，直径为25毫米至120毫米，我们进行了数值模拟，以确定应放置探测器的尺寸和位置以清晰地检测切换。

项目成果

反応座標スイッチング機構の背景の概説、意義と今後の展望

反应坐标切换机制的背景、意义及未来展望综述

• 发表时间: 2016
• 作者: 寺本 央・戸田幹人・河野裕彦・髙橋正彦・小松﨑民樹;寺本 央
• 通讯作者: 寺本 央

化学反応の行き先を変えるスイッチ―エネルギーの上昇で反応経路が切り替わる新奇現象

改变化学反应目的地的开关——一种由于能量增加而改变反应路径的新现象

• 发表时间: 2016
• 作者: 小松崎民樹;寺本央;戸田幹人;河野裕彦;高橋正彦
• 通讯作者: 高橋正彦

化学反応の行き先を変える“スイッチ”

改变化学反应目的地的“开关”

• 发表时间: 2016
• 期刊: 化学同人
• 作者: 寺本 央・戸田幹人・河野裕彦・髙橋正彦・小松﨑民樹