ラジカル分子錯体の分子間相互作用の分光学的研究

自由基分子复合物分子间相互作用的光谱研究

基本信息

批准号：
04J10895
负责人：
須磨航介
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

本年度の研究ではフーリエ変換型マイクロ波分光及び二重共鳴分光法を用い、水-HO_2錯体の気相での分光検出に世界で初めて成功した。大気の化学、特に対流圏の化学ではOH、やHO_2ラジカルが中心的な役割を果たすと考えられている。しかし、現在の化学に基づくシミュレーションでは、これらのラジカルの濃度が必ずしも十分な精度で再現されないなどの問題が指摘され、これらのラジカルが実際の大気で果たす役割は未だに十分には解明されていないと考えるようになっている。近年のこうした状況の中で、大気中に水蒸気として大量に存在する水が、これらのラジカルと分子間力で錯体を形成し、ラジカルの反応性を変化させたりするなどにより、大気化学全体に重大な影響を与えている可能性が高いとの見方が強まっている。特に今回観測に成功した水-HO_2錯体は強い分子間力が働くことが理論的に予想されており、HOx化学、さらには大気化学全体に大きな影響を与える可能性があるとされていた。しかし、実験室で検出可能な量のラジカル分子錯体を効率的に生成することは極めて難しく、実験研究がほぼ皆無であり、殆どの研究が理論計算の結果を仮定した予想の域を出なかった。現在の理論計算ではラジカル分子錯体に関する理論計算結果はそれほど高い信頼性は期待できず、この結果を基礎とした提案はやはり信頼性に乏しいと言わざるを得なかった。本研究で初めて水-HO_2錯体の気相での存在が確立されたことで、この錯体が実際の大気で重要な役割を果たす可能性が高いことを示すことができた。実験結果は理論計算の分子構造、結合エネルギーを支持しており、かなりの量の錯体が実際の大気中に生成していると考えられる。(条件次第では大気中のHO_2の約2-3割が錯体の形で存在する。)この可能性は最終的には実際の大気でのモニタリングによって確かめられる必要がある。本研究成果は将来の実際のモニタリングに必要な情報(遷移周波数、遷移強度)を同時に与える。

在今年的研究中，我们在国际上首次成功利用傅里叶变换微波光谱和双共振光谱对气相中的水-HO_2络合物进行光谱检测。在大气化学中，特别是在对流层中，OH 和 HO_2 自由基被认为发挥着核心作用。然而，有人指出，当前基于化学的模拟并不总是能够足够准确地再现这些自由基的浓度，并且我开始思考这些自由基在实际大气中所扮演的角色。在最近的情况下，大气中以水蒸气形式大量存在的水通过分子间力与这些自由基形成络合物，改变自由基的反应性，并对整个大气化学造成严重影响。越来越多的人认为这可能会产生重大影响。特别是，此次成功观测到的水-HO_2复合物，理论上预计具有很强的分子间作用力，这可能对HOx化学乃至整个大气化学产生重大影响。然而，在实验室中高效生成可检测量的自由基分子复合物极其困难，几乎没有实验研究，大多数研究都超出了基于理论计算结果的预测。以目前的理论计算，关于自由基分子配合物的理论计算结果不能指望非常可靠，并且基于这些结果的任何提议都不得不说缺乏可靠性。该研究首次证实了气相中水-HO_2络合物的存在，表明该络合物很可能在真实大气中发挥着重要作用。实验结果支持了理论计算的分子结构和结合能，并且认为相当数量的复合物实际上是在大气中形成的。（根据条件不同，大气中大约20-30%的HO_2以络合物的形式存在。）这种可能性最终需要通过实际大气中的监测来证实。这项研究的结果将同时为未来的实际监测提供必要的信息（转变频率、转变强度）。