放射光を用いたイオン液体のドメイン構造の検証と磁性イオン液体の構造解析

点击翻译按钮获取中文摘要

本課題は、イオン液体(IL)の特異的性質の起源を、主に電子構造の観点から明らかにすることを目的として実施した。本研究では、これを実現するため、難揮発性物質を気相に取り出して、その電子構造、反応性に関する知見を得るための分光手法を、大別して二種類考案し、装置を製作した。また、ILに性質の類似した試料を標準物質として使用し、装置の試験を行った。以下に、各装置について説明する。加熱により昇華させたIL試料に放射光を照射すると、解離性光イオン化が起こり、解離断片が放出されると予想される。この解離の並進エネルギー放出分布を測定すれば、ILイオン対の結合エネルギー、結合解離のダイナミクスなどについての知見が得られる。そこで、解離断片の三次元散乱分布を、二次元投影像として測定する画像観測装置を開発した。ILを構成する陰イオンと構造の類似したCF_4およびSF_6を用いて画像観測を行ったところ、高速で散乱されている成分が検出された。この結果は解離断片の観測が可能であることを示している。さらに、代表的な難揮発性物質であるフラーレンを昇華させて、生成したフラーレン分子線の画像観測を行ったところ、分子線の速度分布を反映した画像を観測できた。光イオン化の際に放出される光電子とイオンの同時計測を行えば、気相に取り出されたILの組成を確定して光電子分光を行うことができる。そこで、光電子-光イイオン同時計測装置を開発した。この装置で、室温の希ガスについて、放出された光電子の検出時刻をt=0として、イオンの飛行時間を測定した。またイオン生成量の、放射光のエネルギー依存性を測定することで、イオン収量スペクトルを得ることができた。さらにフラーレンを用いて試験を行ったところ、解離断片の収量スペクトルを得ることができた。以上により、ILの気相分光を行うために必要な基本性能を備えた装置を開発できたと考えている。