Infrared emission mechanism of fullerene C60 and its cosmic abundance

富勒烯C60的红外发射机制及其宇宙丰度

• 批准号: 20K05438
• 负责人: 若林 知成
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05438/
• 关键词: フラーレン; ナノカーボン; 赤外発光; 分子振動; 振動励起シミュレーション; 宇宙存在度; 振動分光; ポリイン; C60; 赤外; 誘導放出

惑星状星雲において検出されているフラーレンC60分子の赤外発光スペクトルからその物理的環境を定量的に導き出すための基礎データならびにその解析方法を確立する目的で、実験室においてC60分子の赤外発光スペクトルを測定し、4本の赤外活性振動モードの発光バンドの強度比を試料温度に対してプロットするとともに、振動励起準位の占有数の温度変化についてシミュレーションを実施した。スペクトル測定では、これまでのC60単体のペレットに換えて、臭化カリウムKBr基板上に真空蒸着したC60薄膜を用いることにした。これにより、発光強度が飽和する問題を解決するとともに、倍音や結合音によるスペクトル解析に対する複雑さを回避することに成功した。また、赤外分光光度計FTIRの検出器DTGSを摂氏5度まで冷却することにより、室温でも赤外発光の感度を確保できたことから、より広い温度範囲で強度変化の測定が可能になった。さらに、KBr基板のみのスペクトルを測定することにより、温度変化に際してのバックグラウンド発光の変化の影響を除去することに目処がつき、従来のグラファイトを擬似黒体とする赤外強度の校正がより効果的に機能するようになった。赤外発光強度のシミュレーションについては、実験的に赤外発光が観測されている室温から摂氏120度までの温度範囲で振動励起状態の熱平衡分布を調べる必要があるが、その温度では倍音や結合音の状態が主要な占有状態と予想されることから、まず、C60分子の基準振動数とその縮重度を計算し、それらの組合せから生じる振動励起状態を数えあげるプログラムを作成し、振動4量子励起までの2千万余りの準位について励起エネルギーと縮重度を得た。現在、そのデータを用いてさまざまな温度における占有数分布の違いをシミュレーションし、赤外発光強度の温度変化を計算している。

Objective: To establish the analytical method for the determination of C60 molecular red emission in the stellar nebula, the intensity ratio of C60 molecular red emission in the stellar nebula, the temperature of the sample, and the temperature of the sample. The temperature variation of the occupancy of the vibration excitation level is implemented. C60 thin films were vacuum evaporated on KBr substrates. The problem of saturation of light is solved. FTIR detector DTGS 5 ° C cooling, room temperature, infrared emission sensitivity, temperature range, intensity change measurement In addition, the KBr substrate has the function of measuring the temperature, removing the influence of the light emission change during the temperature change, and correcting the external intensity of the pseudo-black body. The intensity of red emission is measured at room temperature from 120 degrees C. to 120 degrees C. to 1 The number of vibration excitation states is increased, and the number of vibration excitation states is increased. More than 20 million levels of vibration excitation are obtained. Now, we can calculate the temperature variation of the infrared emission intensity by calculating the temperature variation of the infrared emission intensity.

项目成果

Simulation and measurement of the infrared emission spectra of C60

C60红外发射光谱的模拟与测量

• 发表时间: 2021
• 作者: 若林知成;向井悠天;田中海斗;福本圭祐;畑中美穂;兒玉健
• 通讯作者: 兒玉健

Infrared emission spectra of fullerene C60 thin films

富勒烯C60薄膜的红外发射光谱

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Wakabayashi;K. Nakano;M. Hatanaka;T. Kodama
• 通讯作者: T. Kodama

Phosphorescence excitation mapping and vibrational spectroscopy of HC9N and HC11N cyanopolyynes in organic solvents

有机溶剂中 HC9N 和 HC11N 氰基多炔的磷光激发图谱和振动光谱

• DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128201
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Molecular Structure
• 影响因子: 3.8
• 作者: Szczepaniak Urszula;Ozaki Kazunori;Tanaka Kaito;Ohnishi Yuma;Wada Yoriko;Guillemin Jean-Claude;Cr?pin Claudine;Ko?os Robert;Morisawa Yusuke;Suzuki Hal;Wakabayashi Tomonari
• 通讯作者: Wakabayashi Tomonari

Molecular IR emission of C60 and C70 thin plates

C60 和 C70 薄板的分子红外发射

• 发表时间: 2021
• 作者: Takahashi Keigo;Sambe Kohei;Kasahara Yotaro;Takeda Takashi;Hoshino Norihisa;Sakai Ken‐ichi;Akutagawa Tomoyuki;若林知成，分部一樹，畑中美穂，兒玉健
• 通讯作者: 若林知成，分部一樹，畑中美穂，兒玉健

Spectroscopic study on polyynes and their composite materials

聚炔及其复合材料的光谱研究

• DOI: 10.7209/tanso.2022.18
• 发表时间: 2022
• 期刊: TANSO
• 作者: 加賀紗里奈;武次徹也;岩佐豪;Ken Yoshida;若林知成
• 通讯作者: 若林知成