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。

这项研究旨在使用激光诱导的冲击波创建新的化学键，当时材料突然扩展，当收集的飞秒激光在材料中吸收了很短的时间。到目前为止，我们一直专注于仅由氢和碳组成的线性烷烃，但是在这项研究中，除碳键以外的其他键是由激光诱导的冲击波产生的，我们将在高速和非平衡条件下探索分子形成机制。今年，我们在甲醇上进行了飞秒激光照射的详细实验，该实验已被证实可以结合碳和氧，并确认通过气相色谱法光谱分析通过气体质量 - 质量质谱分析产生的所有分子的产生。此外，被认为是主要分子的甲氧甲醇是通过蒸馏和红外吸收光谱浓缩的。尽管甲氧甲醇的化学特性尚不清楚，但浓度尚未优化，其光谱与已知的气态甲氧基甲醇非常相似，并且其红外吸收光谱在液态状态下成功获得。所获得的红外吸收光谱与甲醇和二甲醇醚相似，这些分子结构与甲氧甲醇的分子结构相似，并分配了光谱中出现的吸收峰。特别是，在称为分子的指纹区域的波数区域中，除了C-O-C的拉伸振动外，估计的峰的存在估计是由O-C-O的拉伸振动引起的。