氷表面における炭素，窒素，酸素原子の吸着・拡散活性化エネルギーの第一原理計算

本研究課題では星間分子雲における分子生成の解明するために、氷表面における原子の吸着エネルギーを高精度手法を用いて算出し、実験のみからでは得られない物理情報を獲得することを目的にしている。前年度までに氷表面のモデリングは完了したため、作成された氷表面に対するH原子の吸着エネルギーの構造依存性および量子効果、またO原子の吸着エネルギーを調べた。構造依存性は水分子の配列が規則的である結晶氷に比べて不規則であるアモルファス氷においては吸着エネルギーの平均値が高く、分布もより広がったものになった。原子核の量子効果を考慮した場合には吸着エネルギーが低くなった。また同位体効果を調べるために、D原子でも吸着エネルギーを計算した。その結果、D原子の吸着エネルギーはH原子よりも大きくなった。量子効果を考慮した場合にはゼロ点振動エネルギーによりポテンシャルエネルギーが高くなったために吸着エネルギーが低くなったと考えられる。特に質量の小さいH原子の方がゼロ点振動の影響が大きくなり、D原子に比べて吸着エネルギーが小さくなったと考えられる。O原子を吸着させた場合は一部の水分子の結合が切れてラジカルの生成が確認された。低温環境である分子雲においてもO原子結合によってラジカルが生成されれば大きな有機分子生成に大きく寄与すると考えられる。以上より私の研究は星間分子雲における有機分子等の生成に大きく貢献したものと自負している。

本研究課題では星間分子雲における分子生成の解明するために、氷表面における原子の吸着エネルギーを高精度手法を用いて算出し、実験のみからでは得られない物理情報を獲得することを目的にしている。前年度までに氷表面のモデリングは完了したため、作成された氷表面に対するH原子の吸着エネルギーの構造依存性および量子効果、またO原子の吸着エネルギーを調べた。構造依存性は水分子の配列が規則的である結晶氷に比べて不規則であるアモルファス氷においては吸着エネルギーの平均値が高く、分布もより広がったものになった。原子核の量子効果を考慮した場合には吸着エネルギーが低くなった。また同位体効果を調べるために、D原子でも吸着エネルギーを計算した。その結果、D原子の吸着エネルギーはH原子よりも大きくなった。量子効果を考慮した場合にはゼロ点振動エネルギーによりポテンシャルエネルギーが高くなったために吸着エネルギーが低くなったと考えられる。特に質量の小さいH原子の方がゼロ点振動の影響が大きくなり、D原子に比べて吸着エネルギーが小さくなったと考えられる。O原子を吸着させた場合は一部の水分子の結合が切れてラジカルの生成が確認された。低温環境である分子雲においてもO原子結合によってラジカルが生成されれば大きな有機分子生成に大きく寄与すると考えられる。以上より私の研究は星間分子雲における有機分子等の生成に大きく貢献したものと自負している。