溶液中での半導体クラスター形成過程の化学発光測定による研究

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化学発光測定に先立ち、形成過程の可視吸収分光およびNMR分光法による解析を行い、半導体クラスター形成過程には始めの核の出来方により、幾つかの種類があり、それが成長後の結晶構造の違いに対応することが確かめられた。パーソナルコンピュータを用いた、光計数法をもちいて、溶液混合により微粒子形成する反応で、化学発光を観測することを試みた。まず、計測系が1秒間に数個の光子が発生すれば有為の差が観測できることを確かめた。次に、Cd^<2+>溶液とS^<2->溶液との混合などのいくつかの系で流通混合系における化学発光を試みたにもかかわらず、クラスター形成反応そのものからの発光は観測されなかった。そこで、S^<2->溶液に化学発光試薬として有名なルミノールを加え、Cd^<2+>溶液と混合したところ、混合によりわずかな発光を観測した。ルミノールの化学発光過程は多段階であり解析は難しいが、反応中で何らかの酸化還元反応が生じていることが予想される。そこで、ルミノールの半導体クラスターによる酸化還元を光による酸化還元から調べた。ルミノールの発光が吸収されないように、可視光に吸収が無いTiO_2を用いた.光を照射することにより、空気中の酸素が半導体表面でスーパーオキサイドに還元され、その還元されたスーパーオキサイドイオンがルミノールと反応することにより化学発光することを突き止めた。酸素は非常に還元されやすいので、光が無い粒子形成反応系においても、スーパーオキサイドイオンが生成していると考える事も出来るが、他の可能性、すなわちルミノールの酸化を含む反応がある可能性も否定できない。