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論文

Laser-fluence dependence of resonance-enhanced multiphoton reduction of trivalent europium

松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 谷口 誠治*; Chosrowjan, H.*; 染川 智弘*; 八ッ橋 知幸*

Chemical Physics Letters, 802, p.139759_1 - 139759_6, 2022/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Physical)

$$f$$ブロック元素の$$f$$-$$f$$遷移波長での共鳴多光子励起によって標的元素の酸化数のみを選択的に制御する技術は、希少金属の高純度な精製方法への応用が期待できる。この共鳴多光子過程を経る酸化還元の効率については、一光子目と二光子目それぞれの量子収率と吸収断面積が重要な因子である。そこで本研究では三価ユウロピウム(Eu$$^{III}$$)から二価ユウロピウム(Eu$$^{II}$$)への還元効率のレーザーフルエンス依存性を精密に調べることでそれらを評価した。その結果、励起波長394nmでのEu$$^{III}$$の二光子吸収過程における一光子目の量子収率の値、二光子目の量子収率と吸収断面積の積の値を見積もることができた。また、従来よりも広いフルエンス領域を調べたことで飽和が観測され、必要なレーザー出力の上限が推定できた。

口頭

フェムト秒フィラメンテーションを伴う金属微粒子の生成

中島 信昭*; 山中 健一*; 八ッ橋 知幸*; 谷口 誠治*; 佐伯 盛久; 大場 弘則

no journal, , 

フェムト秒レーザーパルスで金属イオン(Ag, Au, Pd)を含む水溶液等を励起すると、微粒子ができる。今回のパルスの強度はようやくフィラメンテーションを引き起こす程度に弱く、従来のフェムト秒パルスの実験の約1/1000の弱さであった。生成機構はフェムト秒パルスにより溶媒がイオン化され、その結果生成する溶媒和電子により金属イオンが還元された、として解釈できる。しかし、多光子励起により引き起こされた可能性も残る。

口頭

アルコール溶液中での多光子励起によるEu$$^{3+}$$の光還元反応

松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 八ッ橋 知幸*; Chosrowjan, H.*; 谷口 誠治*; 染川 智弘*

no journal, , 

1970年代に提唱されたランタニドイオンの光酸化還元反応を利用する精製は、有用金属の分離回収や放射性廃棄物の減容に貢献する可能性がある。そこで、ユウロピウムを対象に検証した。ここでは、メタノールおよびエタノール溶媒、またパルス幅ナノ秒レーザーを励起光源に用いた。いずれの溶媒でも、励起波長依存性から、f-f遷移を介した吸収によりEu$$^{3+}$$$$rightarrow$$Eu$$^{2+}$$の還元が起こることがわかった。また、励起光強度依存性から2光子過程であることが確認された。メタノール溶媒に比べエタノール溶媒では、高い光還元効率が得られたことから、溶媒効果が示唆された。

口頭

Eu(III)のf-f遷移を介する多光子励起による光還元のフルエンス依存性

松田 晶平; 中島 信昭*; 横山 啓一; 八ッ橋 知幸*; Chosrowjan, H.*; 谷口 誠治*; 染川 智弘*

no journal, , 

f電子系元素の分離回収の高効率化のために、光酸化還元反応を応用することが考えられる。元素固有のf-f遷移を介した多光子励起、つまり、光による選択性を利用することで、化学的な分離が難しい系においても特定元素の分離回収が可能となる。本研究では、4f電子の多光子励起を介するEu(III)からEu(II)への光還元のフルエンス依存性を調べた。縮小光学系で制御したガウシアンビームを励起光として用い、ビームプロファイルを計測することで、反応領域を正確に見積った。これにより、Eu(III)の光還元のフルエンス依存性を従来よりも精密に評価した。結果から、既報と同様に2光子過程であることが示唆された。また、これまで多光子過程の効率の評価方法が統一されていなかったが、その候補を提案した。

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