レーザー衝撃波による分子合成空間の拡大

利用激光冲击波扩展分子合成空间

基本信息

批准号：
22K18980
负责人：
佐藤俊一
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18980/
关键词：
レーザー誘起衝撃波化学結合レーザー衝撃波分子合成

项目摘要

本研究は、集光したフェムト秒レーザー光が物質中で短時間に吸収される際に、物質が急激に膨張することによって発生するレーザー誘起衝撃波を利用した新しい化学結合の創成を目指している。これまでは、水素と炭素だけから構成される直鎖状のアルカンを対象にしてきたが、本研究では炭素同士の結合以外の結合を、レーザー誘起衝撃波によって生成し、高速・非平衡条件下での、分子生成機構の探求を進める。本年度は、炭素と酸素との結合が確認されているメタノールへのフェムト秒レーザー照射実験を詳細に行い、メタノール分子同士の機械的な結合によって生成すると予測される全ての分子の生成を、ガスクロマトグラムー質量スペクトル分析によって確認した。さらに、主な生成分子と考えられるメトキシメタノールを蒸留によって濃縮し、その赤外吸収分光を行った。メトキシメタノールの化学的性質はよく知られていないため、濃縮の条件を最適化するには至っていないものの、そのスペクトルは、既に知られている気体状のメトキシメタノールによく類似しており、液体状態での赤外吸収スペクトルの取得に成功した。得られた赤外吸収スペクトルが、メトキシメタノールに近い分子構造を持つメタノールおよびジメチルエーテルのスペクトルとの類似性から、スペクトルに現れる吸収ピークの帰属を検討した。特に分子の指紋領域と呼ばれる波数領域では、C-O-Cの伸縮振動に加え、O-C-Oの伸縮振動に起因すると推定されるピークの存在を確認した。

这项研究旨在利用聚焦飞秒激光在短时间内被材料吸收时材料快速膨胀产生的激光诱导冲击波来创建新的化学键。到目前为止，我们一直关注仅由氢和碳组成的直链烷烃，但在这项研究中，我们将在高速、非平衡条件下使用激光诱导冲击波生成碳-碳键以外的键。继续探索分子产生机制。今年，我们对已被证实具有碳和氧键的甲醇进行了详细的飞秒激光照射实验，并使用气相色谱法分析了预计由甲醇分子之间的机械键产生的所有分子的产生。质谱分析。此外，通过蒸馏浓缩被认为是主要产生的分子的甲氧基甲醇并进行红外吸收光谱分析。尽管甲氧基甲醇的化学性质尚不清楚，并且无法优化浓缩条件，但其光谱与已知的气态甲氧基甲醇和液态的光谱非常相似，我们成功地获得了红外吸收光谱。基于所得红外吸收光谱与分子结构与甲氧基甲醇相似的甲醇和二甲醚光谱的相似性，我们研究了光谱中出现的吸收峰的归属。特别是，在被称为分子指纹区域的波数区域中，除了C-O-C伸缩振动之外，我们还确认了推测由O-C-O伸缩振动引起的峰的存在。