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Fast ortho-to-para conversion of molecular hydrogen in chemisorption and matrix-isolation systems

化学吸着及びマトリックス分離系における水素分子の高速オルソ・パラ転換

植田 寛和   ; 福谷 克之*; 山川 紘一郎   

Ueta, Hirokazu; Fukutani, Katsuyuki*; Yamakawa, Koichiro

水素分子には、オルトとパラと呼ばれる2つの核スピン修飾がある。2つの陽子の順列に関する対称性の制約から、オルトとパラの異性体はそれぞれ回転量子数の奇数と偶数の値しかとらない。オルソからパラへの変換は凝縮系で促進され、余剰の回転エネルギーとスピン角運動量が移動する。われわれは、分子化学吸着系とマトリックス分離系における水素の高速オルソ-パラ変換に関する最近の研究をレビューし、その変換機構と回転緩和経路について議論する。

Molecular hydrogen has two nuclear-spin modifications called ${it ortho}$ and ${it para}$. Because of the symmetry restriction with respect to permutation of the two protons, the ${it ortho}$ and ${it para}$ isomers take only odd and even values of the rotational quantum number, respectively. The ${it ortho}$-to-${it para}$ conversion is promoted in condensed systems, to which the excess rotational energy and spin angular momentum are transferred. We review recent studies on fast ${it ortho}$-to-${it para}$ conversion of hydrogen in molecular chemisorption and matrix isolation systems, discussing the conversion mechanism as well as rotational-relaxation pathways.

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