模擬星間塵有機物のキャビティー分光による星間未同定吸収線の解明

通过模拟星际尘埃有机物的空腔光谱阐明未识别的星际吸收线

• 批准号: 21K18663
• 负责人: 荒木 光典
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18663/
• 关键词: DIBs; キャビティーリングダウン; キャビティー増幅吸収; ハロゲン化シアン; 酢酸メチル; 酢酸エチル; 分子雲; 星間塵有機物; 分光実験; 生命起源

宇宙の未同定吸収線を同定するため、下記の分光実験及び分光装置開発を行った。①酢酸メチル及び酢酸エチルの高次倍音測定：キャビティー増幅吸収分光装置において、光学フィルタによる迷光除去の手法を開発し、感度を向上することに成功した。それにより、酢酸メチル及び酢酸エチルにおけるCH伸縮の第3-5倍音を初めて検出することができた。この感度を活用して、放電生成物の測定も可能になった。（Chem. Phys. Lett.受理）②ハロゲン化シアンカチオンの電子遷移測定：キャビティーリングダウン（CRD）分光装置を用いて、ハロゲン化シアンカチオンの一つであるICN+のスペクトルを測定した。解析の結果、電子遷移波長と回転定数を精密に決定することに成功した。また、量子化学計算を用いて、星間物質として予想されるClCN+の回転定数を予測した。これら二つの情報から、ClCN+が宇宙で吸収線を生成した時のプロファイルを予測した。その結果、天文観測におけるClCN+の検出が可能になった。（J. Mol. Spec. 審査中）③ CCPラジカルの電子遷移探査：CCPラジカルはリンを含む最も基礎的な炭素鎖ラジカルである。高精度の量子化学計算を行った結果、低い電子励起状態として2Δiのほかに2Σ-、2Σ+の2状態があり、いずれも十分な遷移強度を持ち、先述のLIFによる探査領域にも強い吸収を持つ可能性が高いことがわかった。これらの2状態についてCRD分光による探査を行った。④ 探査可能波長域の拡張：所有しているCRD分光器の探査領域が近赤外から可視光領域に限られていたため、スペクトル探査の対象となり得る分子種や状態に大幅な制限があった。本年度研究により紫外域まで探査可能波長域の拡張を行った。これを用い、紫外域で非蛍光性のラジカルおよびラジカル分子錯体の電子遷移の観測を試みた。

为了识别宇宙中未识别的吸收线，我们进行了以下光谱实验并开发了光谱设备。 ① 乙酸甲酯和乙酸乙酯的高阶泛音测量：我们开发了一种在腔放大吸收光谱仪中使用光学滤波器去除杂散光的方法，并成功提高了灵敏度。结果，我们首次检测到乙酸甲酯和乙酸乙酯中 CH 伸缩的 3 次到 5 次谐波。利用这种灵敏度，可以测量放电产物。 （Chem. Phys. Lett. 已接受） ② 卤化氰阳离子的电子跃迁测量：使用腔衰荡（CRD）光谱仪，我们测量了卤化氰阳离子之一ICN+的光谱。分析的结果是，我们成功地精确确定了电子跃迁波长和旋转常数。此外，利用量子化学计算，我们预测了ClCN+的旋转常数，预计它是一种星际介质。根据这两条信息，我们预测了 ClCN+ 在空间中产生吸收线时的轮廓。因此，在天文观测中检测 ClCN+ 成为可能。 （J. Mol. Spec. 审稿中） ③ CCP自由基的电子跃迁探索：CCP自由基是最基本的含磷碳链自由基。高精度量子化学计算的结果是，除了2Δi之外，还有另外两个低电子激发态2Σ-和2Σ+，它们都具有足够的跃迁强度，并且在LIF探索的区域具有强吸收。发现有很大的可能使用 CRD 光谱研究了这两种状态。 ④ 扩大可探索的波长范围：由于我们拥有的CRD光谱仪的探索范围仅限于近红外至可见光区域，因此可进行光谱探索的分子种类和状态受到很大限制。今年的研究将可探索的波长范围扩大到了紫外线区域。利用这一点，我们尝试观察紫外线区域中非荧光自由基和自由基分子复合物的电子跃迁。

项目成果

DETECTION OF CH3NCO IN THE GALACTIC CENTER STAR-FORMING REGION SAGITTARIUS B2(M) BY RADIO ASTRONOMICAL OBSERVATIONS

射电天文观测对银河系中心恒星形成区人马座B2(M)中CH3NCO的探测

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuki Ohno; Mitsunori Araki; Yoshiaki Minami; Takahiro Oyama; Shuro Takano; Nobuhiko Kuze; Yoshihiro Sumiyoshi;Koichi Tsukiyama
• 通讯作者: Koichi Tsukiyama

Rapid measurements of hydrogen cyanide concentration in combustion gas via terahertz spectroscopy

通过太赫兹光​​谱快速测量燃烧气体中的氰化氢浓度

• DOI: 10.1016/j.cap.2021.12.015
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.4
• 作者: Araki Mitsunori;Matsuyama Ken
• 通讯作者: Matsuyama Ken

Gas-phase CH-Overtone band spectra of methyl acetate and ethyl acetate via incoherent broad-band cavity-enhanced absorption spectroscopy

通过非相干宽带腔增强吸收光谱法得到乙酸甲酯和乙酸乙酯的气相 CH-泛音谱带

• DOI: 10.1016/j.cplett.2022.139568
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.8
• 作者: Araki Mitsunori;Sato Takeru;Oyama Takahiro;Hoshino Shoma;Tsukiyama Koichi
• 通讯作者: Tsukiyama Koichi

Development of cavity enhanced absorption spectrometer and detection of CH overtones of methyl acetete and ethyl acetete

空腔增强吸收光谱仪的研制及乙酸甲酯和乙酯CH泛音的检测

• 发表时间: 2021
• 作者: Mitsunori Araki; Takeru Sato; Takahiro Oyama; Shoma Hoshino;Koichi Tsukiyama
• 通讯作者: Koichi Tsukiyama

Development of Cavity Enhanced Absorption Spectrometer Aiming to Measure Optical Absorption Bands of Interstellar Molecules

开发腔增强吸收光谱仪以测量星际分子的光学吸收带

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukuda; T. Sato; M. Araki; T. Oyama; S. Hoshino; K. Tsukiyama
• 通讯作者: K. Tsukiyama