気相光化学反応の磁場効果の分類と機構の統一的解明

気相分子の化学反応の磁場効果の解明を目的として、本研究を進めているが、本年度は、まず、気相二硫化炭素のレーザ誘起エアロゾル生成反応に及ぼす磁場効果の研究を次の手順で進めた。1.この生成反応の生成物の組成が未知であるため、まず、この生成物の組成及び反応過程を実験的、理論的に研究した。その結果次のことが明らかになった。(1)生成物は、従来予想されていた(CS)_nポリマーや(CS_2)_nポリマーではなく、炭素ポリマーC_nと硫黄ポリマーS_mとの混合物である事を実験的に明らかにした。(2)また、この事を更に確かめるため、半経験的分子軌道法を用いた理論計算を行なった。その結果、炭素の数にして約10個の分子までは、末端基に硫黄をもった直鎖状炭素ポリマーが生成され、それ以上では、六員環からなる環状炭素ポリマーが生成される事が分かった。またこの際、部分的に五員環が含まれても安定性に影響のない事が分かった。更に、固有反応座標解析を行なったところ、高振動励起電子基底状態からの反応では、従来予想されていたような二硫化炭素の二分子的な解離は起こらず、二硫化炭素の二分子反応によりS=C=C=Sが直接生成されることが分かった。更に、S=C=C=Sは二硫化炭素との二分子反応により、S=C=C=C=Sとなることがより容易であることも分かった。こうして、エアロゾル生成反応のシナリオが明らかにされた。2.気相二硫化炭素のレーザ誘起エアロゾル生成反応において、エアロゾルバーストと名付けられた非線形振動現象がある。本研究では、エアロゾルバーストに於ける周期揺らぎの分布に関する実験則を理論的に誘導した。3.これらの基礎研究を踏まえ、この反応系の磁場効果の研究を進めた。

気相分子の化学反応の磁場効果の解明を目的として、本研究を進めているが、本年度は、まず、気相二硫化炭素のレーザ誘起エアロゾル生成反応に及ぼす磁場効果の研究を次の手順で進めた。1.この生成反応の生成物の組成が未知であるため、まず、この生成物の組成及び反応過程を実験的、理論的に研究した。その結果次のことが明らかになった。(1)生成物は、従来予想されていた(CS)_nポリマーや(CS_2)_nポリマーではなく、炭素ポリマーC_nと硫黄ポリマーS_mとの混合物である事を実験的に明らかにした。(2)また、この事を更に確かめるため、半経験的分子軌道法を用いた理論計算を行なった。その結果、炭素の数にして約10個の分子までは、末端基に硫黄をもった直鎖状炭素ポリマーが生成され、それ以上では、六員環からなる環状炭素ポリマーが生成される事が分かった。またこの際、部分的に五員環が含まれても安定性に影響のない事が分かった。更に、固有反応座標解析を行なったところ、高振動励起電子基底状態からの反応では、従来予想されていたような二硫化炭素の二分子的な解離は起こらず、二硫化炭素の二分子反応によりS=C=C=Sが直接生成されることが分かった。更に、S=C=C=Sは二硫化炭素との二分子反応により、S=C=C=C=Sとなることがより容易であることも分かった。こうして、エアロゾル生成反応のシナリオが明らかにされた。2.気相二硫化炭素のレーザ誘起エアロゾル生成反応において、エアロゾルバーストと名付けられた非線形振動現象がある。本研究では、エアロゾルバーストに於ける周期揺らぎの分布に関する実験則を理論的に誘導した。3.これらの基礎研究を踏まえ、この反応系の磁場効果の研究を進めた。