イオン・半導体マイクロクラスターの分裂・蒸発の実験的研究

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本研究は、アルカリハライドなどのイオン結晶性マイクロクラスター、或いは炭素クラスター(フレーレン)に代表される半導体クラスターのレーザー高密度光励起に伴うダイナミックス、特に、クラスターの蒸発分裂、および解離過程を解明することを目的とした。本研究ではアルカリハライドクラスターとしてNaclクラスターを、また半導体クラスターとして炭素クラスターをダーゲットにした。(1)Naclクラスターの光解離とイオン化:(Nacl)結晶にレーザーを照射してクラスターを生成させると、Clが脱離したタイプのNa^+(Nacl)_<n-1>型クラスターが観測されることが、解っていた。これは、(Nacl)_n+hv→Nz^+…Cl(Nacl)_<n-1>+e^-のクラスター内反応により、Na^+…Cl結合が解裂しやすいためである。本研究では(Nacl)_nクラスターのレーザーイオン化で、intactイオン(Nacl)^+_nを観測することに成功した。また、Na^+(Nacl)_<n-1>型クラスターイオンの光解離で、Na^+_2(Nacl)_<n-2>,Na^+_3(Nacl)_<n-3>型クラスターイオンを初めて観測することに成功した。(2)高次フレーレン、および金属内包フレーレンの光イオン化と解離:C_<60>,C_<70>以上の高次フレーレン(C_<76>,C_<78>,C_<84>,C_<90>〜C_<96>)は、C_<60>などと比較して、同程度の(レーザー光照射に対して)安定性をもつことが解った。さらに、金属を内包したフレーレン(例えば、Sc_2@C_<82>やSc_2@C_<84>)は、通常のフレーレンと比較して、光解離を起し易いであろうか。本研究では、単離されたSc_2@C_<82>とSc_2@C_<84>のレーザー脱離を行なった結果、高次フレーレンと同程度のレーザー光に対する安定性をもつことが解った。