分子線を用いた超低温ペニングイオン化電子分光と光反応画像観測法の開拓

开发超低温潘宁电离电子能谱和分子束光反应图像观察方法

• 批准号: 22K12670
• 负责人: 山北 佳宏
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12670/
• 关键词: ペニング電子分光; 分子配向; 低温分子; トラジェクトリ計算; 電子分光; 化学反応動力学; クラスター; アミノ酸; ナノカーボン

【クラスターのペニング電子分光】ペニング電子分光法は、準安定励起原子A*と分子Mとの衝突反応（A* + M→A + M+ + e-）で放出される電子の運動エネルギーを測定する手法である。本研究のねらいは、真空中の孤立クラスターの電子構造を明らかにすることと、低温分子反応に電子分光を適用し分子の配向効果を解明することである。クラスターは極微量であり、低温分子反応は低頻度であることから、従来型の電子分光器では測定できない。そのため、電子の捕集効率を極限的に上げた電子分光器を用い、理論計算と合わせてこれらの研究を進めた。【シード分子線のペニング電子分光】令和5年度は、クラスターを生成するための分子線ノズルの開発に成功した。差動排気できる真空槽を整備し、連続分子ビームを生成した。オリフィス径 20,30,50μm のものを用意して実験を行ったところ，50μmが最適と分かった。一酸化窒素NOとベンゼンをシードした分子線で実験を行ったところ、ベンゼンのシード分子線で分子の配向がそろっていることを示す興味深い結果が得られた。そのため、クラスターの実験を行う前に、ベンゼンとアルキルベンゼンの実験を行うことにした。トルエン、エチルベンゼンではベンゼンより大きな配向効果を示す結果が得られた。【トラジェクトリ計算】分子の配向分布を仮定した理論計算を行い、シード分子線中のベンゼンの配向がキャリアガス（He）によってフリスビーのようにそろっていることが示された。ペニングイオン化過程は、粒子どうしの接近に伴うイオン化過程であり、分子軌道の空間的形状に依存したイオン化確率となる性質から、ペニング電子分光で初めて示すことができた。

[clusters的笔电子光谱]在碰撞反应（A* + M→A + M + M + + E-）过程中发出的电子的动能（A* + M→A + M + + E-）在亚历稳定的激发原子A*和分子M之间发出的电子。阐明分子方向效应。由于簇的数量很少，而且低温分子反应很少，因此常规电子光谱仪无法测量它们。因此，这些研究是使用电子光谱仪与理论计算一起进行的，该电子光谱仪极大地提高了电子收集的效率。 [种子分子束的笔电子光谱]在2023年，我们成功地开发了一种分子束喷嘴来产生簇。准备一个能够具有差速器排气的真空罐产生连续的分子束。我们准备了20、30、50μM的孔口直径，并进行了实验，发现50μm是最好的。当我们对用一氧化氮NO和苯的分子梁进行实验时，我们获得了有趣的结果，表明分子取向与苯的种子分子束一致。因此，在进行集群实验之前，我们决定对苯和烷基苯苯进行实验。甲苯和乙烯烯比苯具有更大的取向效应。 [轨迹计算]理论计算是根据分子方向分布的假设进行的，并表明苯在种子分子束中的方向像飞盘一样与载气（HE）对齐。笔电离过程是一个电离过程，涉及颗粒的方法，并且可以首次通过笔电子光谱显示，因为其电离概率取决于分子轨道的空间形状。