Investigation of the molecular H2 polarization mechanism using infrared absorption and nuclear magnetic resonance

水素分子は通常、赤外線を吸収しない．ところが、固体の高分子に溶解した状態では、赤外線を吸収するようになる．水素分子は水素原子核二つが結合した鉄アレイのような形状をしており、その鉄アレイの周囲を長手方向に左右平等な形状の電子の“雲”が覆っている．この電子の雲の対称性が失われると、電気的な偏りが生じる”分極”と呼ばれる状態になる．この時、水素分子は赤外線を吸収するようになる．この状態は、水素分子が他の分子に衝突して電子の雲が歪む場合や、電場の中に置かれることによって生じることがわかっているが、高分子中の水素の分極がどちらに起因するのか、もしくはどちらの影響が強いのか、が現状明らかになっていない．本研究は高分子に溶解した水素分子がなぜ分極するようになるのか、を明らかにすることを目的とする．今年度は、これまで実施してきたモル吸光係数（一モルの分子が、どれくらいの赤外線を吸収できるかを示す指標）とポリマー構造の関係の検討に加え、赤外線の吸収波長とポリマー構造の関係を検討し、単純な構造のポリマーについては、量子化学計算の結果と実験値が近い数値となった．この結果は、高分子鎖と水素分子の間に相互作用が存在することを示唆しており、この結果もまた、ポリマー鎖の電場によって水素分子が分極することを支持する結果であると考えている．しかしながら、モル吸光係数と吸収波長が相関しない系も存在するため、今後もさらに、吸収波長とポリマー構造の関係について、検討していくこととした．

水素分子は通常、赤外線を吸収しない．ところが、固体の高分子に溶解した状態では、赤外線を吸収するようになる．水素分子は水素原子核二つが結合した鉄アレイのような形状をしており、その鉄アレイの周囲を長手方向に左右平等な形状の電子の“雲”が覆っている．この電子の雲の対称性が失われると、電気的な偏りが生じる”分極”と呼ばれる状態になる．この時、水素分子は赤外線を吸収するようになる．この状態は、水素分子が他の分子に衝突して電子の雲が歪む場合や、電場の中に置かれることによって生じることがわかっているが、高分子中の水素の分極がどちらに起因するのか、もしくはどちらの影響が強いのか、が現状明らかになっていない．本研究は高分子に溶解した水素分子がなぜ分極するようになるのか、を明らかにすることを目的とする．今年度は、これまで実施してきたモル吸光係数（一モルの分子が、どれくらいの赤外線を吸収できるかを示す指標）とポリマー構造の関係の検討に加え、赤外線の吸収波長とポリマー構造の関係を検討し、単純な構造のポリマーについては、量子化学計算の結果と実験値が近い数値となった．この結果は、高分子鎖と水素分子の間に相互作用が存在することを示唆しており、この結果もまた、ポリマー鎖の電場によって水素分子が分極することを支持する結果であると考えている．しかしながら、モル吸光係数と吸収波長が相関しない系も存在するため、今後もさらに、吸収波長とポリマー構造の関係について、検討していくこととした．