炭素微粒子の熱分解過程に関する基礎研究

碳颗粒热分解过程的基础研究

• 批准号: 11740323
• 负责人: 若林 知成
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11740323/
• 关键词: 炭素クラスター; 超微粒子; 一光子イオン化; 質量分化; 真空紫外レーザー; レーザーアブレーション; フラーレン; ナノチューブ

本研究では、1.質量が10^3ー10^6原子質量単位におよぶ超微粒子の検出が可能な質量分析装置の試作、および2.熱分解生成物のフラグメンテーションフリーの検出法の開発、という二つの新しい実験法の開発を軸に、グラファイトのレーザーアブレーションにより生成する高温の炭素超微粒子の熱分解過程に関する基礎的研究を行っている。本年度は特に、真空紫外レーザー光を用いた一光子イオン化検出法の導入により、これまで検出が困難であった中性フラグメントを、イオン化に伴う二次的な分解反応なしに直接検出することに成功した。これにより上記第2の点で特に大きな進展があった。その要点は、比較的高いイオン化エネルギー(>8eV)をもつ炭素数〜20以下の小サイズ炭素クラスターを、そのイオン化エネルギーより高いエネルギーの光子(hv=10.5eV)で直接的にイオン化することにより、従来の多段階多光子吸収光イオン化法では避けられなかったフラグメンテーションの影響を極力迎えた点である。その結果、グラファイトのレーザーアブレーションにより生成する中性の炭素クラスターとして、炭素数9以下では奇数クラスターC_<2n+1>(n=1-3)の生成量が、また炭素数10以上では4とびにC_<4n+2>(n=2,3,4)の生成量が他より抜きん出て多いことが明らかになった。このことは中性フラグメントが、炭素数9以下では直鎖構造、炭素数10以上では環状構造をとることを強く示唆する。今後は、現在製作中の超微粒子質量分析装置と一光子イオン化質量分析器とを組み合わせることにより、超微粒子のサイズと中性フラグメントのサイズとの関係を調べ、高温炭素超微粒子の冷却過程および異性化過程との関連を明らかにしていく予定である。

This study includes: 1. The possibility of detecting ultra-fine particles with mass of 10^3 - 10^6 atomic mass unit; 2. The development of detection method for thermal decomposition products; 3. The development of new detection method; 4. Basic research on the thermal decomposition of carbon ultrafine particles at high temperature was carried out in the field of chemical reaction. This year, the introduction of a photon emission detection method using vacuum ultraviolet light was successful. This is the second time I've seen this. The main points of this paper are: compared with the high-temperature radiation (>8eV), the high-temperature radiation (hv = 10.5 eV), the high-temperature radiation (hv= 10.5 eV), the direct radiation (hv= 10.5 eV), and the multi-stage multi-photon absorption radiation (hv= 10.5 eV), the multi-stage multi-photon absorption radiation (hv = 10.5 eV). As a result, the amount of neutral carbon produced was higher than that of carbon number 9, and the amount of carbon produced was higher than that of carbon number 10, and the amount of carbon produced was higher than that of carbon number 4, and the amount of carbon produced was higher than that of carbon number 9. The carbon number below 9 is directly locked, and the carbon number above 10 is strongly locked. In the future, the ultra-fine particle mass analyzer and the ultra-fine particle neutral mass analyzer will be manufactured. The cooling process and the heterosexual process of the ultra-fine particle will be determined.

项目成果

T.Wakabayashi: "Mass Spectroscopic Studies of Laser Ablated Carbon Clusters as Studied by Photoionization with 10.5eV Photons under High Vacuum"The Journal of Chemical Physics. 111(14). 6260-6263 (1999)

T.Wakabayashi：“高真空下 10.5eV 光子光离子化对激光烧蚀碳簇的质谱研究”化学物理杂志。

Y.Tobe: "〔2+2〕Cycloreversion of 〔4.3.2〕Propella-1,3,11-trienes : An Approach to Cyclo〔n〕carbons from Propellane-Annelated Dehydro〔n〕annulenes"Journal of the American Chemical Society. 122(8). 1762-1775 (2000)

Y.Tobe：“[4.3.2]Propella-1,3,11-trienes 的 [2+2]Cycloreversion：一种从 Propellane-Annulated Dehydro[n]annulenes 中制备环[n]碳的方法”美国化学杂志学会122（8）。1762-1775（2000）。

Y.Tobe: "Pyridine Anologue of Macrocyclic Polyyne C58H4N2 as A Precursor to Diazafullerene C58N2"Journal of Chemical Society,Chemical Communications. (17). 1625-1626 (1999)

Y.Tobe：“大环聚炔 C58H4N2 的吡啶类似物作为二氮杂富勒烯 C58N2 的前体”化学会杂志，化学通讯。

S.Tam: "High Resloution Infrared Absorption Spectra of Mathane Molecules Isolated in Solid Parahydrogen Matrices"The Journal of Chemical Physics. 111(9). 4191-4198 (2000)

S.Tam：“固体仲氢基质中分离的甲烷分子的高分辨率红外吸收光谱”化学物理学杂志。

D.Kasuya: "HPLC Analysis for Fullerenes up to C96 and The Use of The Laser Furnace Technique to Study Fullerene Formation Processe"The European Physical Journal D. 9(1-4). 355-358 (1999)

D.Kasuya：“对高达 C96 的富勒烯进行 HPLC 分析以及使用激光炉技术研究富勒烯形成过程”欧洲物理杂志 D. 9(1-4)。