溶液反応における超高速ダイナミクスの分光計測

溶液反应中超快动力学的光谱测量

基本信息

批准号：
12042217
负责人：
岩田耕一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者らは,平成13年度に科学研究費特定領域研究(A)(2)の交付を受けて,「溶液反応における超高速ダイナミクスの分光計測」に関する研究を行った.本年度は,まず前年度に製作したフェムト秒時間分解近赤外分光システムの性能改善を行った.プローブ光発生法や検出法の改良によって、波長850nmから1450nmまでの近赤外領域で10^<-3>程度の吸光度変化を安定して検出できるようになった.これは前年度に比べて約10倍の高精度化である.改良したフェムト秒時間分解近赤外分光システムを用いて,次のような測定を行った.(1)9,10-ジシアノアントラセンを光励起し,1280nmを中心としたS_n-S_1吸収帯を観測した.ポンプ光によって与えられる余剰エネルギーに依存して,吸収帯の時間変化に差が出ることを見出した.数ピコ秒で起こる高速の振動緩和過程の存在を強く示唆した.(2)TiO_2微粒子を光励起し,生成した電子-正孔対による幅の広い吸収を近赤外領域全体で観測した.近赤外光を利用したために,微粒子状試料の分光測定を直接吸収法で行うことができた.その結果,電子-正孔対の生成および消滅のダイナミクスをフェムト秒の時間領域で測定することに成功した.1ピコ秒以内では電子-正孔対の消滅のダイナミクスが励起光強度に依存して変化することを見出した.フェムト秒時間分解近赤外分光法以外にも,時間分解けい光分光法,時間分解赤外分光法などを利用して溶液中の化学反応に付随した(i)反応分子同士の相対的並進・回転運動や,(ii)溶質-溶媒相互作用による分子間エネルギー移動過程,を観測した.これらの機構を考察することによって,(iii)溶液反応の定量的モデルの構築を試みた.本年度は以上の結果を4報の原著論文として発表した.また,国際会議における招待講演を1件行った.

2001年，研究人员对授予附属科学研究（a）（2）的溶液反应中超高速度动力学的光谱测量（a）（2）进行了研究，并进行了“对溶液反应中超高速度动态的光谱测量的研究”。今年，该公司首先提高了飞秒时间分辨的近红外光谱系统的性能。通过改善探针的光生成和检测方法，在近红外区域从850 nm到1450 nm，可以稳定地检测到约10^<-3>的吸光度变化。这比上一年高约10倍。使用改进的飞秒时间分辨的近红外光谱系统，进行了以下测量。（1）光学激发9,10-二氯甘氨酸，并在1280 nm处观察到S_N-S_1吸收带。我们发现，吸收带的时间变化取决于泵光提供的多余能量。这强烈表明存在在几次皮秒中发生的高速振动松弛过程。（2）在整个近红外区域观察到电子孔对的ti o_2被光激发并通过电子孔对吸收。由于使用近红外光，因此可以使用直接吸收方法对细微粒样品进行光谱测量。结果，我们成功地测量了飞秒时间域中电子孔对产生和歼灭的动力学。我们发现，在一对消失的电子孔对消失的动力学之内取决于激发光的强度。飞秒时间分辨出了近红外的近红外，除了光谱法外，我们还观察到（i）与溶液中与化学反应相关的反应性分子的相对翻译和旋转运动，以及（ii）由溶质 - 可溶性相互作用引起的分子间的能量转移过程。通过考虑这些机制，我们试图构建溶液反应的定量模型。今年，我们在四个报告中介绍了上述结果作为四篇原始论文。我们还在国际会议上发表了邀请演讲。