水素結合クラスターの超高真空下テラヘルツ・赤外分光

Terahertz and infrared spectroscopy of hydrogen-bonded clusters in ultrahigh vacuum

山川 紘一郎   ; 那須 裕一*; 鈴木 菜摘*; 清水 元希*; 荒川 一郎*

Yamakawa, Koichiro; Nasu, Hirokazu*; Suzuki, Natsumi*; Shimizu, Genki*; Arakawa, Ichiro*

分子間相互作用の性質を調べる目的で、ナノサイズの分子クラスターは分光学的手法を用いて精力的に調べられてきた。赤外域に比べ、テラヘルツ域の測定は報告例が極めて少ないため、振動モードとテラヘルツ吸収との対応付けは、水の二量体についてさえ確立していなかった。本研究では、超高真空下のその場テラヘルツ・赤外吸収分光装置を開発し、アルゴン凝縮層内に生成した重水クラスターのスペクトルを測定することで、二量体,三量体,四量体のテラヘルツ吸収ピークを同定した。

Nano-sized molecular clusters have been intensively investigated in a spectroscopic way to reveal the nature of intermolecular interaction. Compared with the infrared (IR) range, only a few spectral measurements in the terahertz (THz) range have been reported, so that the assignment of the vibrational mode to THz absorption was not established even for the water dimer. In the present study, we constructed an experimental apparatus for THz-IR absorption spectroscopy in an ultrahigh vacuum and measured spectra of deuterated-water clusters formed in solid Ar to identify the THz absorption peaks of the dimer, trimer, and tetramer.