f電子を含む金属イオンのレーザーによる酸化還元反応とその分離への応用

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数種のランタニドイオンはアルコール溶媒中等で紫外部のCT帯を励起すると光酸化還元反応を示すことが知られている。これらの反応は光触媒、金属分離に応用できると考えられている。4f間遷移を一光子励起してもほとんど反応は起きないが、当グループではf′←f遷移励起でEuイオンは二光子還元されることを見い出すことができた。フェムト秒レーザー励起の実験開始し、実際に効率が大きく改善できる見通しを得た。1.Eu^<3+>イオンの二光子還元 二光子で励起しEu^<2+>が生成することを見い出した。しかし、ナノ秒色素レーザー励起の二光子反応では反応効率は10^<-6>と低かった。(ここで反応効率=Eu^<2+>の個数の測定値/一光子目で吸収される光子数の計算値)この原因は中間状態の寿命がピコ秒のオーダーと短いためである考えた。二光子還元の理論式を作成し、効率はフェムト秒レーザー励起で、0.2のオーダーと予想した。2.チタンサファイヤ、波長可変フェムト秒レーザーの整備 当センターでは60mJ/パルス、120fsで、波長可変幅770から810mmのレーザーを開発した。本研究ではその高調波を利用した。BBO、1mmの結晶を通すことにより励起に必要な394nm、2mJの光パルスを得、照射実験を進めた。3.効率の大幅な改善 フェムト秒パルス励起、第一回目の実験では効率約0.25が得られた。ナノ秒レーザーによる^5L_6の励起の場合の10^<-6>に比べ大幅に効率が改善された。