新規な分光計測法による分子複雑系の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

受け入れ研究室である理研・田原分子分光研究室が開発したマルチプレクスヘテロダイン検出電子和周波発生(HD-ESFG)分光法を用いて研究を行った。このHD-ESFG分光法は、液体界面分子の電子スペクトルをこれまでにない高いS/Nでしかも短時間に測定できる界面選択的非線形分光法で、ヘテロダイン検出によって二次の非線形感受率(χ^<(2))そのものの実部と虚部のスペクトル測定を実現した。このHD-ESFG法は、現時点において、開発者であるわれわれにしか用いることができないきわめて新しい分光計測法である。今年度は、HD-ESFG法を用いてクマリン分子の空気/混合溶媒界面における電子スペクトルを測定した。これまでのわれわれの研究で、空気/水界面では、無極性溶媒中と極性溶媒である水の中のちょうど中間の波長に電子スペクトルのピークが現れることがわかっている。そこで、水と、水と完全に混合するジメチルホルムアミド(DMF)の混合溶媒を用い、混合比を変化させながら、分子が界面で受ける溶媒和エネルギーがどのように変化するかを調べた。予想に反して、DMFの極性は水より小さいにもかかわらず、水にDMFを混合していく初期段階では界面分子が受ける安定化エネルギーは増加することがわかった。これは、空気/水界面では溶質分子のほぼ半分が空気に露出しているのに対し、空気/混合溶媒界面では、水よりは極性が小さいにせよ溶質を安定化できるDMFが溶媒和することで溶質が沈み、空気/水界面より大きい安定化エネルギーを得ることができるためと理解された。この研究を推進しながら同時に、昨年度行った、空気/水界面の溶質分子の電子スペクトル形の定量的解析の結果を論文にまとめ、投稿した。これらの研究は、これまで全く観測することのできなかった界面での基本現象を明らかにしたものであり、世界的レベルできわめて新しい知見を与えるものである。