赤外パルスレーザーを用いた溶液中での振動ダイナミクスの観測

使用红外脉冲激光观察溶液中的振动动力学

基本信息

批准号：
04J11507
负责人：
伴野元洋
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

振動エネルギー緩和が分子内・分子間エネルギー移動によって進行することに着目し、振動エネルギー緩和時間がどのように分子環境を反映するかについての知見を得ることを目的として研究を行った。これまでの研究において、W(CO)6分子のCO伸縮振動のエネルギー緩和時間は、溶媒アルカンの炭素鎖長を炭素数6から14まで変えると、炭素数10のデカン中で緩和時間が最小となる"V字型溶媒依存性"を示すという結果を得た。この興味深い溶媒依存性を決定している溶質溶媒間相互作用についての知見を得るため、炭素鎖長6,10,14のアルカンとシクロヘキサンとの混合溶媒中でのW(CO)6の振動エネルギー緩和時間を、混合比を変えつつ測定した。その結果、デカンとシクロヘキサンとの混合溶媒を用いたときのみ、混合比から推測される緩和時間よりもデカン中での緩和時間に近い、すなわちデカンがシクロヘキサンよりも振動エネルギー緩和に及ぼす寄与が大きいことを示す混合比依存性が見られた。この結果と、デカンの炭素鎖長はW(CO)6の半円周長にほぼ等しいことを合わせて考えると、W(CO)6はデカンとの間に特異的な構造を形成していると推察される。このようなデカンの特異性は他の手法では観測されず、今回振動エネルギー緩和時間の観測によってこの特異的分子間相互作用を見出すことができた。また、振動エネルギー緩和の観測に用いている時間分解赤外分光装置の改良を行い、信号/雑音比の飛躍的な向上を達成した。振動の非調和性が小さく、信号の観測が困難であると考えられるシクロヘキサンのCH伸縮振動に応用した結果、装置改良による雑音比の低減によってエネルギー緩和を観測することができた。この改良された装置を用いることで、これまでより多くの分子の振動エネルギー緩和を観測し、溶液中での分子間相互作用に関するさらなる知見を得ることができると期待される。

为了关注振动能量松弛通过分子内和分子间的能量转移的进展，该研究的目的是为了深入了解振动能量放松时间如何反映分子环境。在先前的研究中，W（CO）6分子的CO拉伸振动的能量松弛时间是“ V形溶剂依赖性”，在10个碳原子的Decane中，当溶剂烷烃的碳链长度从6到14个碳原子更改时，松弛时间在10个碳原子中最小化。为了获得有关溶质溶剂之间相互作用的知识，该溶剂决定了这种有趣的溶剂依赖性，在不同的混合含量的同时测量了Alkane和Cyclohexane中W（CO）6的振动能量松弛时间，其碳链长度为6,10,14，而碳链长度为6,10,14。结果，只有当使用脱烷和环己烷的混合溶剂时，混合比的依赖性表明，脱氨酸的松弛时间比从混合比估计的放松时间更接近脱烷的松弛时间，即脱具有比环甲氧烷对振动能量放松的贡献更大。将此结果与脱烷的碳链长度大约等于W（CO）6的半圆形长度的事实相结合，可以估计W（CO）6与脱烷形成特定的结构。脱烷的这种特异性尚未通过其他方法观察到，并且可以通过观察振动能量弛豫时间来找到这种特定的分子间相互作用。此外，用于观察振动能量弛豫的时间分辨红外光谱已得到改善，从而取得了明显的信号/噪声比。由于使用CH伸展的振动，因此可以通过降低改进的设备而降低噪声比，可以观察到能量松弛的结果。使用这种改进的设备，可以预期可以观察到更多分子的振动能量松弛，并可以获得溶液中分子间相互作用的进一步了解。