ラジカル分子錯体の分子間相互作用の分光学的研究

自由基分子复合物分子间相互作用的光谱研究

基本信息

批准号：
04J10895
负责人：
須磨航介
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究ではフーリエ変換型マイクロ波分光及び二重共鳴分光法を用い、水-HO_2錯体の気相での分光検出に世界で初めて成功した。大気の化学、特に対流圏の化学ではOH、やHO_2ラジカルが中心的な役割を果たすと考えられている。しかし、現在の化学に基づくシミュレーションでは、これらのラジカルの濃度が必ずしも十分な精度で再現されないなどの問題が指摘され、これらのラジカルが実際の大気で果たす役割は未だに十分には解明されていないと考えるようになっている。近年のこうした状況の中で、大気中に水蒸気として大量に存在する水が、これらのラジカルと分子間力で錯体を形成し、ラジカルの反応性を変化させたりするなどにより、大気化学全体に重大な影響を与えている可能性が高いとの見方が強まっている。特に今回観測に成功した水-HO_2錯体は強い分子間力が働くことが理論的に予想されており、HOx化学、さらには大気化学全体に大きな影響を与える可能性があるとされていた。しかし、実験室で検出可能な量のラジカル分子錯体を効率的に生成することは極めて難しく、実験研究がほぼ皆無であり、殆どの研究が理論計算の結果を仮定した予想の域を出なかった。現在の理論計算ではラジカル分子錯体に関する理論計算結果はそれほど高い信頼性は期待できず、この結果を基礎とした提案はやはり信頼性に乏しいと言わざるを得なかった。本研究で初めて水-HO_2錯体の気相での存在が確立されたことで、この錯体が実際の大気で重要な役割を果たす可能性が高いことを示すことができた。実験結果は理論計算の分子構造、結合エネルギーを支持しており、かなりの量の錯体が実際の大気中に生成していると考えられる。(条件次第では大気中のHO_2の約2-3割が錯体の形で存在する。)この可能性は最終的には実際の大気でのモニタリングによって確かめられる必要がある。本研究成果は将来の実際のモニタリングに必要な情報(遷移周波数、遷移強度)を同時に与える。

今年的研究是世界上第一个使用傅立叶变换微波光谱和双共振光谱成功检测气相中水上_2复合物的研究。 OH和HO_2自由基被认为在大气化学中起着核心作用，尤其是在对流层化学中。但是，当前基于化学的模拟指出了诸如这些激进分子的浓度不一定要以足够的精度复制的问题，并且越来越相信这些激进分子在实际大气中所起的作用尚未完全了解。近年来，越来越多的观点是，大气中大量作为水蒸气的水可能通过通过分子间力与这些自由基形成复合物，改变自由基的反应性，从而对整体大气化学产生重大影响。特别是，从理论上讲，成功观察到的水 - ho_2复合物将受到强分子间力的影响，并且人们认为它可能对HOX化学甚至整个大气化学产生重大影响。但是，在实验室可检测量中有效产生可检测量的自由基分子复合物，几乎没有实验研究非常困难，而且大多数研究并未达到他们假设理论计算结果的程度。当前的理论计算不能预期为自由基分子复合物的理论计算结果提供非常高的可靠性，必须说，基于这些结果的建议仍然很可靠。这项研究首次确定了气相中水-HO_2复合物的存在时，有可能证明该复合物可能在实际大气中起重要作用。实验结果支持理论计算的分子结构和结合能，并且据信在实际大气中产生了相当多的复合物。（根据条件，大气中约有20-30％的HO_2以复合物的形式存在。）最终必须通过实际的大气监测来确认这种可能性。这项研究结果同时提供了实际监控所需的信息（过渡频率，过渡强度）。