化学反応の統計性・選択性と相空間構造

化学反应的统计/选择性和相空间结构

基本信息

批准号：
12042238
负责人：
戸田幹人
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nara Women's University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

従来行われてきた反応制御の研究では、主に1自由度系が対象となってきた。この時、この自由度とレーザーとは直接に相互作用をするから、制御スキームを適切に設計することで、場合によっては100%の効率で反応制御を行うことができる。しかし実際の分子は多自由度である。多自由度系では、IVRのようなカオス的なダイナミックスが存在する。さらに、対称性から来る制約のために、レーザーと反応座標が直接に相互作用できるとは限らない。このような状況では、反応がIVRによって妨げられない事が必要となるし、場合によっては、IVRを利用して反応を制御する必要性すら存在する。このような状況において反応過程の解析を行い,さらには反応制御の可能性を探るに際して、ハミルトン力学系においてArnoldの網の目と呼ばれる、非線型共鳴の成すネットワークの性質が手がかりを与える。本研究では、赤外レーザーの下における高励起振動状態のアセチレンを対象に、Arnoldの網の目の諸特性が、反応過程にどのように効いてくるかを解析した。このダイナミックスを詳しく解析するためには、反応に大きく効いている非線型共鳴を知る必要がある。異性化反応において重要な共鳴を特定するために、特定の共鳴モードのみを持つモデルハミルトニアンを構成し、その挙動を調べた。その結果、異性化反応のモデル化には、二つの非線型共鳴が本質的である事が分かった。このように、外場を含めて、3対の共鳴が必要であることは、この反応過程が「Arnold拡散」と関係していることを強く示唆する。この点の解明と、反応制御の効率化は、今後の課題である。

传统的反应控制研究主要集中在单自由度系统上。此时，这个自由度直接与激光相互作用，因此通过适当设计控制方案，在某些情况下可以100%效率地控制反应。然而，实际分子具有多个自由度。在多自由度系统中，存在IVR等混沌动力学。此外，由于对称性限制，激光和反应坐标并不总是能够直接相互作用。在这种情况下，就需要反应不被IVR抑制，有些情况下甚至需要利用IVR来控制反应。在分析反应过程并探索这种情况下反应控制的可能性时，哈密顿动力系统中由非线性共振形成的网络（称为阿诺德网格）的特性提供了线索。在这项研究中，我们分析了阿诺德网络的各种特性如何影响红外激光下处于高度激发振动状态的乙炔的反应过程。为了详细分析这种动力学，有必要了解对反应有很大影响的非线性共振。为了识别异构化反应中的重要共振，我们构建了仅具有特定共振模式的哈密顿量模型并研究了其行为。结果发现，两个非线性共振对于异构化反应的建模至关重要。需要三对共振（包括外场）的事实强烈表明该反应过程与“阿诺德扩散”有关。阐明这一点并提高反应控制的效率是未来的挑战。