フェムト秒パルスラジオリシスによる極性溶媒中の電子の熱化及び溶媒和過程の研究

飞秒脉冲辐解研究极性溶剂中电子热化和溶剂化过程

• 批准号: 13J06490
• 负责人: 樋川 智洋
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06490/
• 关键词: パルスラジオリシス; アルコール; 溶媒和電子; 溶媒和前電子; ドライ電子; フェムト秒; 放射線化学初期過程; 溶媒和過程; 熱化過程

採用最終年度となる平成27年度は、これまでの研究の取りまとめを中心に、アルコール中の電子の熱化・溶媒和過程の研究を行った。具体的に実施したことは以下のとおりである。①フェムト秒パルスラジオリシス法で得られた過渡吸収の解析手法を確立した。パルスラジオリシスシステムの時間分解能を決定する要因である、電子線およびレーザーのパルス幅、電子線とレーザーの同期ジッターおよびサンプル通過中の電子線とレーザーの速度差に起因する応答関数を組み込んだ理論曲線を用いて、実験的に得られる過渡吸収の時間変化を解析することで、フェムト秒やピコ秒で進行する現象を議論できることを証明した。②メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール中の溶媒和前電子の生成および減衰時間を決定した。それぞれの得られた時間については、誘電緩和時間と比較し、溶媒和前電子の生成はOH基のフリッピング運動と、溶媒和前電子の減衰は1つの溶媒分子の回転配向と関係していることを明らかにした。③前年度までに行ったニトロメタン、四塩化炭素に加え、6種の電子捕捉剤を用いて電子捕捉実験を行い、ドライ電子、溶媒和前電子および溶媒和電子の反応性を詳細に検討した。④本研究の総括として、溶媒和電子生成モデルを構築した。放射線で生成する電子は、熱化によって、ドライ電子となる。ドライ電子は水素結合ネットワーク末端のOH基に束縛されることで溶媒和前電子へと変化する。その後、溶媒和前電子から溶媒和電子に至る過程では周囲の溶媒和電子を1つ、水素結合を切断し、自身に配向させることで溶媒和電子へと至る。一方、溶媒和前電子から溶媒和電子へと変化する過程では同時に、周囲の溶媒分子が回転配向していくことで過渡吸収スペクトルが短波長側へシフトする。以上のプロセスによって溶媒和電子が生成することを示した。

2015年，我们采用的最后一年，我们对酒精中电子的热化和溶剂化过程进行了研究，重点是编译先前的研究。特定的实现已进行如下。 1）已经建立了通过飞秒脉冲辐射溶解获得的瞬时吸收的分析方法。使用理论曲线结合了由电子束和激光器的脉冲宽度引起的响应函数，电子束和激光器之间的同步抖动，以及样品过程中电子束和激光器之间的速度差异，我们证明，可以通过分析时间来讨论，可以通过分析时间来讨论这种现象，这些现象可以通过分析时间来讨论。 2）确定甲醇，乙醇，丁醇和辛醇中溶解电子的产生和衰减时间。对于每个获得的时间，与介电松弛时间相比，据揭示了溶解前电子的产生与OH基团的翻转运动和溶解前电子衰减有关，而一个溶剂分子的旋转方向。 ③除了前一年进行的硝基甲烷和四氯化碳外，还使用六种电子捕获剂进行了电子捕获实验，并详细检查了干电子，预溶的电子和溶剂化电子的反应性。 A溶剂化的电子产生模型是本研究的摘要。加热时，由辐射产生的电子变干电子。当氢键网络末端的OH组绑定时，干电子被转换为前溶性电子。之后，在从预溶的电子到溶剂化电子的过程中，一个周围的溶剂化电子被切断，从氢键切断，并向电子本身定向，导致溶剂化的电子。同时，在从预溶的电子变为溶剂化电子的过程中，周围的溶剂分子旋转并将瞬态吸收光谱转移到短波长侧。已经表明，溶剂化的电子是由上述过程产生的。

项目成果

Pulse radiolysis using terahertz probe pulses

使用太赫兹探针脉冲进行脉冲放射分解

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Kan;J. Yang;A. Ogata;T. Kondoh;M. Gohdo;I. Nozawa;T. Toigawa;K. Norizawa;H. Kobayashi;Y. Yoshida
• 通讯作者: Y. Yoshida

Observation of Quasi-free Electrons Using Terahertz Pulse Radiolysis

使用太赫兹脉冲辐射分解观察准自由电子

• 发表时间: 2015
• 作者: K. Kan;J. Yang;A. Ogata;T. Kondoh;M. Gohdo;I. Nozawa;T. Toigawa;K. Norizawa;Y. Yoshida
• 通讯作者: Y. Yoshida

Examination of the formation process of pre-solvated and solvated electron in n-alcohol using femtosecond pulse radiolysis

• DOI: 10.1016/j.radphyschem.2016.02.022
• 发表时间: 2016-06
• 期刊: Radiation Physics and Chemistry
• 影响因子: 2.9
• 作者: T. Toigawa;M. Gohdo;K. Norizawa;T. Kondoh;K. Kan;Jinfeng Yang;Y. Yoshida

Simulation study on electron beam acceleration using coherent Cherenkov radiation

相干切伦科夫辐射电子束加速仿真研究

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Kan;J. Yang;A. Ogata;T. Kondoh;M. Gohdo;I. Nozawa;T. Toigawa;K. Norizawa;Y. Yoshida;M. Hangyo;R. Kuroda;H. Toyokawa
• 通讯作者: H. Toyokawa

テラヘルツ領域のパルスラジオリシスによる半導体中準自由電子の観測

太赫兹区域脉冲辐射分解观察半导体中的准自由电子

• 发表时间: 2014
• 作者: 菅晃一;楊金峰;小方厚;近藤孝文;神戸正雄;野澤一太;樋川智洋;法澤公寛;小林仁;吉田陽一
• 通讯作者: 吉田陽一