極低温模擬星間塵表面に存在する超微量分子の非破壊質量分析手法の開発

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今年度は、昨年度の研究により星間空間における複雑有機分子（COMs）形成の鍵であることが判明した、H2O氷表面におけるCH3OHとOHラジカル反応についての研究を行った。CH3OHは、星間塵上に豊富に存在する分子であり、星間空間において検出されている様々なCOMsを形成するための出発物質であることが推定されている。昨年度の研究で、我々は、H2O氷表面におけるCH3OHとOHラジカルの反応が、COMsを形成する上で鍵となる反応であることを明らかにした。この反応では、CH3OHからOHラジカルがH原子を引き抜くことにより、CH3OとCH2OHラジカルを生ずる可能性がある。そして、CH3OとCH2OHラジカルのそれぞれが、星間塵表面において異なる種類のCOMsを形成することとなる。そのため、この反応の寄与は、より良い分子進化理論モデルを構築するためには、非常に重要となる。しかし、この反応に関する詳細な情報（反応分岐比など）は、提供されていない。そこで、我々は、高感度分析が可能なCs+イオンピックアップ装置を用いて、10 Kの氷表面におけるCH3OHとOHの反応分岐比を、定量的に調査した。結果、反応分岐比CH3O/CH2OH = 4.3±0.6を定量的に決定することに成功した。この値は、昨年度の研究において、CH3OHとOHの反応が星間塵上のCH3Oの存在度を増加させるという考察と、定性的に一致している。また、本研究で得られた値は、CH3OHとOH反応の気相計算から推測できる分岐比の値とは異なるため、H2O氷表面に特有である可能性が高いと推察される。なお、このような氷表面におけるラジカル反応の分岐比を直接検出することは、従来の手法では検出が難しかったが、新規に開発したCs+イオンピックアップ装置と、新たに確立した定量評価のための実験方法および解析手法によって初めて可能となった。