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論文

First-principles simulation of an ejected electron produced by monochromatic deposition energy to water at the femtosecond order

甲斐 健師; 樋川 智洋; 松谷 悠佑; 平田 悠歩; 手塚 智哉*; 土田 秀次*; 横谷 明徳*

RSC Advances (Internet), 13(46), p.32371 - 32380, 2023/11

https://doi.org/10.1039/D3RA05075K
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)

水の光分解・放射線分解の科学的知見は、生命科学などに幅広く利用されるが、水へのエネルギー付与の結果生じる水和電子の空間分布(スパー)の形成メカニズムは未だ良く分かっていない。スパー内に生じる水和電子、OHラジカル及びH$$_{3}$$O$$^{+}$$の化学反応時間は、このスパー半径に強く依存する。我々は先行研究において、特定の付与エネルギー(12.4eV)におけるスパー形成メカニズムを第一原理計算により解明した。本研究では付与エネルギーが11-19eVにおけるスパー半径を第一原理計算した。本計算のスパー半径は3-10nmであり、付与エネルギーが8-12.4eVにおける実験予測値(~4nm)と一致し、付与エネルギーの増加に伴いその半径は徐々に拡大することがわかった。本研究で得られたスパー半径は新たな科学的知見であり、放射線DNA損傷の推定などに幅広く活用されることが期待できる。

論文

Selective OD bond dissociation of HOD; Photodissociation of vibrationally excited HOD in the 5$$nu$$$$_{OD}$$ state

赤木 浩; 深澤 裕; 横山 啓一; 横山 淳

Journal of Chemical Physics, 123(18), p.184305_1 - 184305_7, 2005/11

https://doi.org/10.1063/1.2104532
 被引用回数：21 パーセンタイル：57.25(Chemistry, Physical)

HOD分子のOD伸縮高振動状態(5$$nu$$$$_{OD}$$状態)を243.1nmの紫外光で光分解した。OH結合切断とOD結合切断の分岐比を、生成したH及びD原子を検出することにより決定した。OH切断によって生成したH原子は検出されず、OD結合切断が主な分解過程であることがわかった。量子波束計算により、今回観測された高い選択性の原因が、(1)5$$nu$$$$_{OD}$$状態がローカルモード的であること,(2)励起エネルギーが励起状態ポテンシャル曲面上の鞍点より低いこと、にあることを明らかにした。

論文

Parity violation in deuteron photodisintegration

藤原 守; Titov, A. I.

Physical Review C, 69(6), p.065503_1 - 065503_10, 2004/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.69.065503
 被引用回数：11 パーセンタイル：56.88(Physics, Nuclear)

しきい値付近での重陽子光分解反応での2つのタイプのパリティ非保存のエネルギー依存性を研究した。一つは円偏向$$gamma$$線を用いたものであり、他の一つは重陽子が偏極し、$$gamma$$線が偏極していないものである。二つのタイプのパリティ対称性に関する観測量は全く異なるエネルギー依存性を示し、パリティ非保存の中間子交換結合定数に敏感であることがわかった。将来の実験的研究のための予測を議論した。

論文

Bond-selective photodissociation of partially deuterated ammonia molecules; Photodissociations of vibrationally excited NHD$$_{2}$$ in the 5$$nu$$$$_{NH}$$ state and NH$$_{2}$$D in the 5$$nu$$$$_{ND}$$ state

赤木 浩; 横山 啓一; 横山 淳

Journal of Chemical Physics, 120(10), p.4696 - 4704, 2004/03

https://doi.org/10.1063/1.1645512
 被引用回数：19 パーセンタイル：52.95(Chemistry, Physical)

NH伸縮振動励起したNHD$$_{2}$$(5$$nu$$$$_{NH}$$)及びND伸縮振動励起したNH$$_{2}$$D(5$$nu$$$$_{ND}$$)の紫外光分解を行い、NH及びND結合解離の分岐比を、H及びD原子の共鳴(2+1)光子イオン化を用いて決定した。NHD$$_{2}$$(5$$nu$$$$_{NH}$$)の紫外光分解では、NH解離の断面積が、1本あたりのND解離の断面積の5.1$$pm$$1.4倍に相当する。一方、NH$$_{2}$$D(5$$nu$$$$_{ND}$$)では、1本あたりのNH解離とND解離の断面積の比は0.68$$pm$$0.16と小さくなった。過去に行われた、振動励起していないNH$$_{2}$$DとNHD$$_{2}$$の紫外光分解の実験結果と比較すると、今回の結果は、NH振動励起がNH解離を約2倍程度促進し、一方、ND振動励起がND解離を3$$sim$$4倍程度促進することを示している。

論文

Photodissociation of highly vibrationally excited NH$$_{3}$$ in the 5$$nu_{N-H}$$ region; Initial vibrational state dipendence of N-H bond dissociation cross section

赤木 浩; 横山 啓一; 横山 淳

Journal of Chemical Physics, 118(8), p.3600 - 3611, 2003/02

https://doi.org/10.1063/1.1538238
 被引用回数：29 パーセンタイル：67.38(Chemistry, Physical)

N-H伸縮高振動励起したNH$$_{3}$$(5$$nu_{N-H}$$)の紫外光分解の実験を行った。実験はジェット条件下で行い、生成したH原子を共鳴(2+1)光子イオン化により検出した。5$$nu_{N-H}$$領域のアクションスペクトを測定することで、N-H結合解離断面積の相互比を求めた結果、4$$nu_{i}$$+$$nu_{3}$$振動状態が5$$nu_{1}$$状態よりも1.23$$pm$$0.06倍、断面積の大きいことがわかった。この結果に対して、波束計算を用いて理論的に解釈することを試みた。

論文

High-resolution electron spin resonance spectroscopy of ethyl radicals in solid parahydrogen

熊田 高之; 熊谷 純*; 宮崎 哲郎*

Journal of Chemical Physics, 114(22), p.10024 - 10030, 2001/06

https://doi.org/10.1063/1.1370080
 被引用回数：14 パーセンタイル：41.27(Chemistry, Physical)

固体パラ水素中に捕捉されたエチルラジカルを電子スピン共鳴法(ESR)を用いた調べた。得られたスペクトルはC-C軸を中心とした1軸異方性を持つにもかかわらず、その分解能はこれまでの最高であったFessendenらによる液相中の等方的スペクトルのそれをも数倍上回る。その高分解能によりエチルラジカルのC-C軸に対しA',E'回転対称性をもつ2種類のESR信号の分裂を観測することに成功し、またその信号強度比の温度依存性から分子内トンネル回転によるエネルギー分解幅5.8Kが求まった。この値はガス相中のそれに非常に近いことから、マトリックス中であるにもかかわらず分裂幅は結晶中の束縛ポテンシャルによるものではなく、エチルラジカルの内部回転に対するポテンシャル、及びトンネリングを反映したものであることがわかった。

論文

Fragmentation of methyl formate following carbon 1s electron excitation

関口 広美*; 斉藤 則夫*; 鈴木 功*; 関口 哲弘

Atomic Collision Research in Japan, (23), p.80 - 81, 1997/00

凝集ギ酸メチル(DCOOCH$$_{3}$$)からの光刺激イオン脱離反応においていくつかの共鳴励起によりフラグメントイオン収量が増加することが観測されている。本研究はそれが表面反応に特有なものであるかどうかを確かめる目的で気相DCOOCH$$_{3}$$分子の光分解実験を行った。実験は電総研TERAS放射光施設おける軟X線ビームラインの飛行時間質量分析装置を用いて行った。表面反応ではC$$_{1s}$$(C-D)$$rightarrow$$$$sigma$$$$^{ast}$$(C-D)の励起でD$$^{+}$$収量が大きく増加したが、気相反応ではそれほど増加しなく、一方でC$$_{1s}$$(CH$$_{3}$$)$$rightarrow$$$$pi$$$$^{ast}$$(CH$$_{3}$$)励起でD$$^{+}$$収量は減少した。気相では単分子反応が起こり中性化が起こらないため量子収率の変化は分子の分解による収量減少という形で表れる。それに対して、表面反応では中性化反応が起こるため量子収率の変化は表面分子の励起状態での反発性を反映して収量増加という形で表われる。上記の結果は光刺激イオン脱離法が表面敏感な分析手法であることを示している。

論文

Enhanced photon stimulated ion-desorption yields from chemisorbed molecules through bond-selective core-electron excitation

関口-池浦 広美*; 関口 哲弘; 田中 健一郎*

Physical Review B, 53(19), p.12655 - 12658, 1996/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.12655
 被引用回数：28 パーセンタイル：79.44(Materials Science, Multidisciplinary)

Si(100)上に化学吸着した重水素置換したギ酸からの光刺激イオン脱離反応について結合を選択したC 1s電子励起によって研究を行った。各イオン収量は励起エネルギーに強く依存し、特定の反結合性軌道への励起によって選択された結合が切れ、それによりイオン収量が増大することを見い出した。結果は吸着系での内殻イオン脱離に対して提出された2ホール1電子反応機構の妥当性を示した。更に$$sigma$$$$^{ast}$$(C-D)/3S Rydberg混合励起状態に相当する共鳴ピークで、D$$^{+}$$ピークは$$sigma$$$$^{ast}$$(C-D)価電性励起に、CD$$^{+}$$ピークはRydberg性励起に分離されることが見出された。また、INDO/CI分子軌道法による励起電子状態理論との比較を行い脱離機構を考案した。

論文

Efficient enantiomeric enrichment of tartaric acid using a highly intense circularly polarized light

清水 雄一; 河西 俊一

Chemical Communications, 0(7), p.819 - 820, 1996/04

窒素飽和したDL-酒石酸に高強度XeFレーザー(351nm)からの集光した右円偏光を照射すると、L-酒石酸の濃度は吸収エネルギーが増加するとともに著しく減少し、1$$times$$10$$^{4}$$Jの照射での減少率は約13.9%であった。一方、D-酒石酸の濃度は照射によってもほとんど変化しなかった。L-酒石酸濃度の減少から求めたD-酒石酸のエナンチオマー過剰率は約7.5%であった。このように、高強度の右円偏光レーザー光を用いると、DL-酒石酸からD-酒石酸を効率よく濃縮できることがわかった。このような反応が起こるのは、酒石酸の多光子吸収過程を経る脱カルボキシルなどの分解反応が偏光性に依存するためであると考えられる。

論文

State-specific ion desorption from DCOO/Si(100) by C 1s core excitation

池浦 広美*; 関口 哲弘; 田中 健一郎*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 80, p.121 - 124, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0368-2048(96)02937-4
 被引用回数：4 パーセンタイル：26.09(Spectroscopy)

高分解能放射光源による状態を選別した内殻励起を行い、X線吸収端微細構造領域における軟X線光化学反応を調べた。Si(100)上に化学吸着させたDCOO分子から内殻励起により脱離するイオン・フラグメント種をパルス放射光を利用した飛行時間質量分析法により検出及び同定を行うことに成功した。C 1s内殻励起によりD$$^{+}$$、CDO$$^{+}$$、O$$^{+}$$、CD$$^{+}$$などのイオン種がかなりの信号量で観測された。更に、各イオン生成物分布の励起エネルギー依存性を測定した結果、各イオン種の脱離確率が初期励起にかなり依存することが見出された。特にD$$^{+}$$収量とCDO$$^{+}$$収量がそれぞれ$$sigma$$$$^{ast}$$(C-D)と$$sigma$$$$^{ast}$$(C-O)共鳴励起で選択的かつ顕著に増加した。この結果は空軌道の反結合性が脱離に寄与していることを示している。

論文

ESR study of hydrogen atoms in solid nitrogen

V.Shevtsov*; 正木 信行

Chemical Physics Letters, 244, p.188 - 194, 1995/09

https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)00903-H
 被引用回数：3 パーセンタイル：14.17(Chemistry, Physical)

外国人研究者招へい制度を利用して、ロシア・クルチャトフ研から研究者を招へいした際の研究成果である。低温マトリクス中の量子拡散は、低温物理、化学反応研究の両面から重要な課題である。トンネル効果により固体水素中を拡散する水素原子の実験の比較として、固体窒素中の水素原子を取り上げた。液体ヘリウム温度の固体窒素中における水素原子の生成と、その水素原子の電子スピン共鳴分光法(ESR)による研究を行った。ヨウ化水素を紫外光により光分解することで水素原子を生成した。固体窒素中のヨウ化水素の初期濃度を10$$^{-2}$$から10$$^{-4}$$として光分解を行い、水素原子をESRにより観測したが、ヨウ素原子の信号は観測できなかった。低濃度のヨウ化水素を用いた場合、捕捉された水素原子のESRスペクトルに超微細構造が観測された。シミュレーションにより、このスペクトルは固体窒素の四面体格子間サイトに捕捉された水素原子によると同定した。

論文

Preferential C-Cl bond rupture from 1-bromo-2-chloro-1,1,2-trifluoroethane following photoabsorption via n(Cl)$$rightarrow$$$$sigma$$$$^{ast}$$(C-Cl) transition

横山 淳; 高柳 敏幸; 藤沢 銀治

Journal of Chemical Physics, 103(4), p.1710 - 1713, 1995/07

https://doi.org/10.1063/1.469741
 被引用回数：12 パーセンタイル：47.34(Chemistry, Physical)

157および193nm光励起による標題分子の光分解反応メカニズム及びダイナミックスを光分解片並進分光法を用いて研究した。157nm光励起の場合、n$$sigma$$$$^{ast}$$(C-Cl)励起状態への励起によりC-Cl結合解離とC-Br結合解離が1.0対0.3の分岐比で起こり、結合エネルギーの大きいC-Cl結合の方がC-Br結合に優先して切れることを見出した。これは熱分解反応と異なる結果で、切断したい結合の非結合性軌道へ直接電子励起することによる選択的な化学結合切断の可能性を示唆するものである。また、193nm光励起では、n$$sigma$$$$^{ast}$$(C-Br)励起状態への励起によりC-Br結合解離のみが観測された。

論文

The role of nonadiabatic coupling in bond-selective dissociations; Two-dimensional model calculations

高柳 敏幸; 横山 淳

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 68(8), p.2225 - 2232, 1995/00

https://doi.org/10.1246/bcsj.68.2225
 被引用回数：21 パーセンタイル：71.8(Chemistry, Multidisciplinary)

モデル分子CH$$_{2}$$XY(X、Yはハロゲン原子)の光解離分解ダイナミクスについて2次元の時間依存量論理論を用いて調べた。2枚の透熱的なポテンシャルエネルギー曲面として簡単な解析関数を用いた。これらのポテンシャルはc-x(n-$$sigma$$$$^{ast}$$)およびc-y(n-$$sigma$$$$^{ast}$$)励起状態に相当する。結合解離の選択性をこれら2枚のポテンシャル曲面間の結合の大きさと関連づけて定量的に検討した。ab initio分子軌道計算の結果から、結合解離の選択性を予想する方法についても検討を行った。

論文

Translational distributions of fragments produced in the photodissociation of vinyl fluoride at 157nm

佐藤 圭*; 綱島 滋*; 高柳 敏幸; 藤沢 銀治; 横山 淳

Chemical Physics Letters, 242, p.401 - 406, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)00753-Q
 被引用回数：28 パーセンタイル：69.97(Chemistry, Physical)

光分解片並進運動エネルギー分光法を用いて、157nmにおけるフッ化ビニルの光分解反応について調べた。主な分解過程としてはHF脱離反応が観測された。この反応チャンネルは20kcal/mol程度のピークをもっており、このことは反応がポテンシャルの出口バリヤーの存在を示唆するものである。したがって我々はHF脱離が4中心のメカニズムを経て起こると結論した。また、他の反応チャンネルとしてはH原子脱離およびH$$_{2}$$分子脱離が観測された。これらフッ化ビニルの単分子分解反応について、ab initio分子軌道法の計算に基づいて議論した。

論文

Rotational state distribution of HCl formed in the infrared multiphoton dissociation of trichloroethene

佐藤 圭*; 綱島 滋*; 高柳 敏幸; 藤沢 銀治; 横山 淳

Chemical Physics Letters, 245, p.432 - 436, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)01002-Q
 被引用回数：2 パーセンタイル：9.7(Chemistry, Physical)

赤外多光子解離で生成したHCl(v=0およびv=1)の回転分布をトリクロロエチレンについて測定した。HClは飛行時間型質量分析器と[2+1]共鳴多光子イオン化を組み合わせて検出した。回転分布はいずれの振動状態についてもボルツマン分布で近似できた。回転温度v=0については910K、v=1については490Kであった。HCl(v=0)については検出用のレーザーのみを用いた実験でも検出された。これは紫外光で分解したHClに相当する。同じようにボルツマン型の回転分布をしており、温度は5500K程度であった。HClの回転エネルギー分布について、3中心および4中心脱離のメカニズムと関連づけて議論した。

論文

The Photodissociation dynamics of dichloroethenes at 214 and 220nm

佐藤 圭*; 志平 良隆*; 綱島 滋*; 梅本 宏信*; 高柳 敏幸; 古川 勝敏; 大野 新一

Journal of Chemical Physics, 99(3), p.1703 - 1709, 1993/08

https://doi.org/10.1063/1.465287
 被引用回数：21 パーセンタイル：62.83(Chemistry, Physical)

214および220nmの紫外線でジクロロエチレンを光分解して生成する塩化水素HCl分子の初期回転分布を測定した。HCl分子は[2+1]の共鳴イオン化法により、飛行時間型質量分析装置を使って検出した。振動励起したHCl(v=1,および2)については、回転分布はボルツマン分布であったが、v=0のHCl分子については2つの温度成分より成るボルツマン分布で表わされた。この結果はジクロロエチレンの分解過程が1つではないことを示唆するものである。同様な方法で、生成する塩素原子についても検出した。基底状態の塩素原子($$^{2}$$P$$_{3/2}$$)および励起状態の塩素原子($$^{2}$$P$$_{1}$$/2)の生成比についての知見も得ることができた。

論文

The Use of photodegradable polyethylene film containing radiation-modified atactic polypropylene for mulching

大道 英樹; 萩原 幸

Polym.Photochem., 1(1), p.15 - 23, 1981/00

https://doi.org/10.1016/0144-2880(81)90011-7
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.57(Polymer Science)

アタクチックポリプロピレンをあらかじめ酸素中、酸素-塩素混合気中で照射し、ポリエチレンにブレンドした。これをフィルムに成形して温室内および温室外でイチゴ用マルチフィルムとして用いた。定期的にサンプリングしてフィルムの強度および伸びの低下、赤外線吸収スペクトルの変化を測定したところ、(1)室外の方が強度,伸びの低下およびカルボニル基による吸収の増加が著しい、(2)照射したAPPを入れたものの方が入れないものより変化が大きいことがわかった。また伸びの低下と赤外吸収の増加との関係を明らかにしたことにより、フィルムの寿命を予測できるようにした。さらに、このフィルムが土中に存在するバクテリアによって分解可能なことを見出した。

論文

A Characteristic reactivity of recoil T atom in the reaction with solid neopentane-isobutane mixtures at 77K

荒殿 保幸; 立川 圓造; 宮崎 哲郎*

Radiation Physics and Chemistry, 13(3-4), p.115 - 118, 1979/00

$$^{6}$$Li(n,$$alpha$$)Tによって生ずる反跳トリチウムのneo・C$$_{5}$$H$$_{1}$$$$_{2}$$-i-C$$_{4}$$H$$_{1}$$$$_{0}$$(2mol/100molC$$_{5}$$H$$_{1}$$$$_{2}$$)二成分混合系での反応を、77Kおよび310Kで調べた。放射線分解あるいは光分解によって生成する水素原子は、77Kで、溶質のi-C$$_{4}$$H$$_{1}$$$$_{0}$$の第3級水素を選択的に引き抜くのに対し、反跳トリチウムでは、そのような反応は観察されなかった。このような現象について、チャンネリング理論を用いて議論した。

報告書

核エネルギーを利用した水からの水素製造法

上田 隆三; 田川 博章; 佐藤 章一; 安野 武彦; 大野 新一; 前田 充

JAERI-M 5642, 69 Pages, 1974/03

JAERI-M-5642.pdf:2.49MB

クリーン・エネルギー源としての水素について、特に核エネルギーを利用した水からの水素の製造法について、最近の研究を中心に総説に纏めた。内容はつぎの通りである:1まえがき-水素エネルギーの意義と必要性、水素利用研究会の活動について述べた。2水の分解に関する熱力学-一段反応、多段反応による水の熱分解法と熱化学的方法として知られたプロセスの熱力学的可能性の検討。3熱化学的方法-MARK、GE、ANL、EOSの各プロセスの概要と特に重要と思われるいくつかのプロセスについて詳述。4熱化学的方法の熱源と効率-熱源としての高温ガス冷却炉とMARK1との結び付き、熱収支、効率の検討。5放射線化学的方法-放射線分解の特徴と水、炭酸ガスの分解、放射線源について述べた。6光化学的方法-光化学反応の概要と水の光分解について述べた。

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