励起窒素原子の全衝突反応過程と半衝突反応過程

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窒素気流中での放電によって発生する活性窒素は、多くの炭化水素と反応して最終生成物としてHCNを与える。しかし、その反応初期過程については未だに不明な点が多い。本研究では、活性窒素の一成分である準安定状態の窒素原子(N(^2D)をNOの二光子光分解によって生成させ、H_2やD_2、CH_4との反応によって生成するNH(ND)ラジカルをレーザー誘起蛍光法によって検出した。そして、その初期振動・回転状態分布から反応の中間状態についての情報を得た。水素や重水素では、振動分布はv=0とv=1でほぼ1:1、回転分布はv=0、v=1準位ともに、O(^1D)と水素から生成するOHラジカルの分布に比べて非常にブロードであった。分布に大きな同位体効果は観測されず、また、サプライザルプロットはいずれの場合も直線にはならなかった。メタンでは、v=0とv=1状態の濃度比は1.0:0.6、回転状態分布は、ユニモーダルで回転量子数N=11付近にピークをもつものであった。サプライザルプロットの傾きはO(^1D)とメタンから生成されるOHラジカルのものに非常に近かった。これらの実験結果と半古典的トラジェクトリー計算の結果から、水素や重水素では反応に特定のアタックサイトがなく、挿入と引き抜きの両方が起こっていると結論した。これは、O(^1D)やS(^1D)がH-H(D-D)結合に挿入のみするのと対照的である。また、メタンでは、O(^1D)とアルカン系炭化水素との反応の類推から、N(^2D)もC-H結合に挿入すると考えられる。