マトリックス単離法による分子イオンの高分解能分光検出

使用基质分离法对分子离子进行高分辨率光谱检测

基本信息

批准号：
09874112
负责人：
百瀬孝昌
金额：
$ 1.34万
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、固体パラ水素マトリックス中では捕捉した分子が気相と同程度かそれ以上の分解能で分光ができるという特徴を生かして、固体パラ水素分子中に捕捉した電荷を持った化学的活性分子の赤外および可視・紫外領域の高分解能分光を行うことによりその構造や電子状態を明らかにすると共に、固体内での反応性を明らかにすることにある。特にプロトン付加した分子イオンおよびラジカルイオンを研究対象にして、その分光を行うことを試みた。イオン化の方法としては前年に確立した放射線照射法を用いた。固体水素を放射線照射することによりまず媒質である水素分子がイオン化され、生成したH_2^+はその後、電荷移動反応H_2^++H_2→H_2+H_2^+とイオン分子反応H_2^++H_2→H_3^++Hとを競合的に起こすと考えられるが、前者で移動する正電荷はその一部が単離した溶質分子をイオン化してラジカルカチオンをつくると期待される。一方後者で生成したH_3^+は回りの水素分子とH_3^+(H_2)_nというクラスターをつくり安定化すると見られるが、その一部は溶質分子と反応して水素陽イオンの付加した分子を生成すると考えられる。そこで、系内にイオンが生成するとその強い電場によって水素分子が赤外活性になる原理を応用して固体水素内のイオンの状態を調べ、赤外吸収の偏光依存性などから、固体内のイオンの分布を得ることができた。またスペクトル強度からイオンの密度がおよそ10^<13>cm^<-3>であることを明らかにした。一方でイオンを直接観測する方法として外部電場を変調することによる検出が有効であることを明らかにし、それによってイオンの周りの水素分子の状態を明らかにした。現在さらにイオン自身の構造を明らかにするために赤外スペクトルを詳しく検討しているところである。

本研究的目的是利用固体仲氢基体中的分子可以以与气相相当或更高的分辨率进行光谱分析的特性，来分析固体仲氢分子中捕获的带电化学分子通过对红外和可见/紫外区域的活性分子进行高分辨率光谱分析，我们的目标是阐明它们的结构和电子态，以及它们在固体内的反应性。我们特别关注质子化分子离子和自由基离子的研究，并尝试对其进行光谱分析。作为电离法，使用前一年确立的放射线照射法。通过对固体氢进行辐射照射，作为介质的氢分子首先被电离，生成的H_2^+然后发生电荷转移反应H_2^++H_2→H_2+H_2^+和离子分子反应H_2^++ H_2→ 据认为，这种情况与 H_3^++H 竞争发生，但前者转移的一些正电荷预计会电离孤立的溶质分子并产生自由基阳离子。另一方面，后一种情况中生成的H_3^+似乎与周围的氢分子形成称为H_3^+(H_2)_n的簇并使其稳定，但其中一些与溶质分子反应并生成添加有氢阳离子的分子。认为它是生成的。因此，我们利用系统中产生离子时，氢分子由于强电场而变得具有红外活性的原理来研究固体氢中的离子状态，我们能够获得此外，根据光谱强度发现离子密度约为10^13cm^-3。另一方面，我们发现通过调制外部电场进行检测作为直接观察离子的方法是有效的，从而澄清了离子周围氢分子的状态。我们目前正在详细检查红外光谱，以进一步阐明离子本身的结构。