量子固体を用いた低温固相内化学反応とその圧力効果の研究

利用量子固体研究低温固相化学反应及其压力效应

• 批准号: 14740336
• 负责人: 熊田 高之
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740336/
• 关键词: 水素イオン; 電子スピン共鳴; 凝縮相放射線化学; 固体水素; 超短パルスレーザー; 低温化学; エネルギー緩和; コヒーレント反ストークスラマン分光; 水素; トンネリング; 極低温化学反応; ESR; 量子拡散; 量子固体; ナノ粒子; 超流動; 量子媒体; トンネル反応; CARS; 極低温

放射線照射した固体水素中に生成するイオン種の研究は1980年代から広く行われている。しかしながらその信号はこれまで観測されることがなかった。報告者は高純度固体パラ水素を用いた高分解:能電子スピン共鳴分光法を用い、放射線照射した固体パラ水素中に等価な4本線の信号を観測し、理論計算と比較検討した結果それらがH_6^+イオンであることを示した。またその後の研究から重水素分子を1%程度含むパラ水素固体において4本線が重水素の核スピンによりさらに分裂したH_4D_2^+のシグナルを観測することに成功し、上記の同定が確かなものであることが確認された。電子スピン共鳴信号強度から決定された固体水素の放射線分解によるH_6^+の収率は、赤外分光により決定された全イオン種のそれに極めて近い。この結果放射線照射により固体水素中に生成する主イオン種はH_6^+であることが強く示唆される。一方で水素ガスを放射線分解したときにできるイオン種はH_3^+であり、このH_3^+が宇宙空間における化学反応を支配する重要な化学種として広く知られている。今回の研究結果は固体中における放射線誘起反応が気相中におけるそれと大きく異なる典型例が、水素イオンという単純かつ主要な化学種においても引き起こされることを示したものである。報告者はまた低温固相中における化学種のエネルギー緩和を研究すべく、超短パルスレーザーを用いた固体クリプトン中におけるヨウ素分子の振動量子状態のエネルギー及び位相緩和をコヒーレント反ストークスラマン分光法により調べた。緩和速度を7〜40Kの温度範囲、1【less than or equal】19の振動量子状態において測定した結果、エネルギー緩和は4つのフォノンを瞬時生成する過程、位相緩和は固体中に既存するフォノンとの弾性散乱が支配的であることを示した。

Radiation irradiation of に in た solid hydrogens generates する <s:1> and <s:1> species of <s:1>. Research is conducted in the 1980s on ら ら and く. Youdaoplaceholder5 and る る. <s:1> とがな ながらそ ながらそ <s:1> れまで観 れまで観 れまで観 measure される とがな とがな った った. Reporter は high purity solid パ ラ water element を use い た high decomposition: can electronic ス ピ ン resonance spectrometry を い, radiation し た solid パ ラ water element in に 価 な 4 this line の signal を 観 し measurement, the comparison of the theoretical calculation と beg し 検 た results そ れ ら が H_6 ^ + イ オ ン で あ る こ と を shown し た. ま た そ の の study after か ら heavy water molecule を contains 1% degree む パ ラ water, solid に お い て 4 this line が heavy water element の nuclear ス ピ ン に よ り さ ら に split し た H_4D_2 ^ + の シ グ ナ ル を 観 measuring す る こ と に successful し, written の be が か indeed な も の で あ る こ と が confirm さ れ た. Electronic ス ピ ン echo signal strength か ら decided さ れ た solid water element の radiation decomposition に よ る H_6 ^ + の は 収 rate, red outside light に よ り decided さ れ た full イ オ ン kind の そ れ に extremely め て い near. <s:1> <s:1> results: When radiation irradiates によ solid hydroquinone, に generates する main <s:1> <s:1> <s:1> species H_6^+である <s:1> とが strongly く indicates される. Party で water element ガ ス を radiation decomposition し た と き に で き る イ オ ン kind は H_3 ^ + で あ り, こ の H_3 ^ + が space に お け る chemical anti 応 を dominate す る important な chemical kind と し て hiroo く know ら れ て い る. Today back into の results は solid に お け る radiation induced the 応 が 気 phase に お け る そ れ と big き く different な る が typical cases, the water element イ オ ン と い う 単 pure か つ な chemistry major に お い て も lead き up こ さ れ る こ と を shown し た も の で あ る. Reporter は ま た low temperature solid phase に お け る chemical kind の エ ネ ル ギ ー ease を research す べ く, ultrashort パ ル ス レ ー ザ ー を with い た solid ク リ プ ト ン in に お け る ヨ ウ molecule の vibration quantum state の エ ネ ル ギ ー び phase and moderate を コ ヒ ー レ ン ト anti ス ト ー ク ス ラ マ ン spectrometry に よ り adjustable べ た. Moderate speed を 7 ~ 40 k fan 囲 の temperature, 1 (less than or equal] 19 の vibration quantum state に お い て determination し た results, エ ネ ル ギ ー ease は 4 つ の フ ォ ノ ン を instantaneous generation す る process, phase ease は solid に existing す る フ ォ ノ ン と の 弾 sex messy が dominate で あ る こ と を shown し た.

项目成果

平出哲也, 熊田高之: "Positronium formation reaction of polarized positrons and polarized electrons"Materials Science Forum. 301-303. 445-446 (2004)

Tetsuya Hiraide、Takayuki Kumada：“极化正电子和极化电子的正电子形成反应”材料科学论坛 301-303 (2004)。

CARS Study of Deuterium Clusters Stabilized in Solid Helium

固态氦中稳定的氘簇的 CARS 研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Experimental and Theoretical Physics 99(4)
• 作者: M.Ishiguro et al.;E.B.Gordon et al.
• 通讯作者: E.B.Gordon et al.

T.Miyazaki, H.Fukuta, S.Hanabusa, T.Kumada, J.Kumagai: "Suppression and enhancement of tunneling ion recombination of electron bubbles in solid parahydrogen-orthohydrogen mixtures at 4.2 K. Controlling factors of tunneling reaction"Chemical Physics Letter

T.Miyazaki、H.Fukuta、S.Hanabusa、T.Kumada、J.Kumagai：“4.2 K 下固体仲氢-正氢混合物中电子泡的隧道离子复合的抑制和增强。隧道反应的控制因素”《化学物理快报》

中嶋暉, 植田勇人, 熊田高之, 荒殿保幸: "銅-過酸化水素系でのヒドロキシラジカル生成反応と該系における微生物の挙動"磁気共鳴と医学. 13. 47-50 (2002)

Akira Nakajima、Hayato Ueda、Takayuki Kumada、Yasuyuki Aradono：“铜-过氧化氢系统中的羟基自由基产生反应以及系统中微生物的行为”《磁共振与医学》13. 47-50 (2002)。