エレクトロスプレー法-質量選別光解離分光法による電解質溶液のイオン水和構造の研究

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本研究の最終目標は、エレクトロスプレー法によって生成させたクラスターイオンに質量選別赤外光解離分光法を適用し、赤外スペクトルを得ることによって、その溶媒和構造やクラスター内反応などを検証することである。本年度は、昨年度購入した光パラメトリック発振による赤外レーザーと組み合わせて用いる、波長拡張システムを新たに購入しこれを実験に用いることにより、測定可能領域をこれまでの2000-4000cm^-1から、800-4000cm^-1までに大幅に拡張することに成功した。今回測定が可能となった800-2000cm^-1の赤外領域は指紋領域といわれ、分子構造の特徴をよく反映する吸収を与える領域である。我々はこの波長領域の優位性を最大限利用する実験として、基本的な分子の一つである二酸化炭素のクラスターカチオン(CO_2)_n^+(n=3-13)の800-3800 cm^-1の領域の赤外スペクトルの測定に初めて成功した。このスペクトルを解析することにより、二酸化炭素クラスターカチオンは、その正電荷を2分子で保持し(ダイマーカチオンコア)その他の分子は中性の溶媒分子として存在していること、このダイマーカチオンコアでは2分子間に酸素-酸素共有結合が生成していることが明らかとなった。また、類似の分子である(CS_2)_n^+についても実験を行い、硫黄-硫黄共有結合の生成を確認した。