太陽系の物質進化:酸素同位体比異常の起源と多様性

太阳系物质演化：氧同位素比异常的起源和多样性

• 批准号: 10J07532
• 负责人: 山田 明憲
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J07532/
• 关键词: 初期太陽系; 酸素同位体比異常; 量子力学; 原始太陽系星雲; 酸素同位体比; 一酸化炭素分子; 光解離の同位体効果

原始太陽系星雲中に酸素同位体比異常が存在した可能性が示されている。この酸素同位体比異常の成因を探ることを目的に研究を進めている。とくに、先行研究においては暗黙のうちに「光解離は質量に依存しない同位体効果を持たない」と仮定されていることに注目している。N20分子やSO2分子の吸収スペクトルは実験的に求められ、同位体効果があることから、CO分子にこの仮定を当てはめてはいけないと考えられる。そこで、光解離反応の同位体効果を調べるために、第一原理計算を行い、同位体分子種ごとに光解離断面積を求める。具体的には、CO分子に対して、CAS-SCF法で最適化した分子構造をもとにMRCI法でエネルギーを計算し、基底状態と10個の励起状態の断熱ポテンシャル曲面を求めた。本研究では基底状態から10eV程度のエネルギー差のあるポテンシャル曲面を必要とする。複数のポテンシャル曲面が近接するため計算が難しく、ポテンシャルエネルギーの計算精度は悪かった。励起状態の一つ「E状態」への光吸収断面積についての計算した。求めたポテンシャル曲面を用いて、基底状態からの光吸収過程を扱った。この状態は井戸のあるポテンシャル曲面だが、近接する解離ポテンシャルへの非断熱遷移をおこし、CO分子は解離する。光吸収波長は同位体分子種ごとにそれぞれの質量に依存して変化する。同時に光吸収断面積も変化する。断面積の変化は質量に依存しない。たとえば、ある状態間の遷移では質量数16の酸素を含む一酸化炭素の断面積が大きいが、隣の遷移では質量数18の酸素を含む一酸化炭素の断面積が大きいという具合になる。そのため、光吸収過程での同位体効果が質量に依存しない形で現れる。ポテンシャル曲面の計算の精度が悪く、ポテンシャルエネルギーを高く見積もっているため、計算結果が高エネルギー側にでるという問題が残っている。

The possibility of the existence of an isotope ratio anomaly in primitive solar nebulae is suggested. A study on the cause of the isotope ratio anomaly of the acid The first step is to study the relationship between photodissociation and isotope quality. N20 molecule, SO2 molecule, CO molecule, etc. When the isotope effect of photodissociation reaction is adjusted, first-principles calculations are carried out to determine the photodissociation cross-sectional area of the isotope molecular species. Specific CO molecules are optimized by CAS-SCF method, and the molecular structure is calculated by MRCI method. The substrate state is calculated by 10 excitation states. In this study, it is necessary to change the substrate state from 10eV to 10 eV. The calculation accuracy of the approximation of the complex surface is very high. The calculation of the light absorption area of the excitation state and the "E state" For example, the surface of the substrate can be changed into the state of the substrate, and the absorption process can be changed into the state of the substrate. The state of CO is the dissociation of CO molecules. The absorption wavelength varies with the mass of the isotope molecule. At the same time, the absorption area of light is changed. The change of cross-section area depends on mass. The migration between the two states is that the cross-sectional area of the acid containing carbon with mass number 16 is large, and the cross-sectional area of the acid containing carbon with mass number 18 is large. Therefore, the isotope effect of the light absorption process is quality-dependent and appears. The accuracy of the calculation of the complex curve surface is very high, and the calculation result is very high.

项目成果

Quantum Chemical Calculations on Photo-dissociation of CO:D^1△←X^1Σ^+

CO光解离的量子化学计算：D^1△←X^1Σ^+

• 发表时间: 2011
• 作者: Takashi Nakamura;Motoo Shiro;Mitsuhiko Shionoya;Shuichi Hiraoka.;山田 明憲;山田明憲;山田明憲
• 通讯作者: 山田明憲

Quantum Chemical Calculations on Photo-dissociation of CO : E1Π←X1Σ+

CO光解离的量子化学计算：E1Π←X1Σ+

• 发表时间: 2012
• 作者: Takashi Nakamura;Motoo Shiro;Mitsuhiko Shionoya;Shuichi Hiraoka.;山田 明憲;山田明憲
• 通讯作者: 山田明憲

光解離過程による太陽と太陽風の同位体分別

通过光解过程对太阳和太阳风进行同位素分馏

• 发表时间: 2012
• 作者: Takashi Nakamura;Motoo Shiro;Mitsuhiko Shionoya;Shuichi Hiraoka.;山田 明憲
• 通讯作者: 山田 明憲

Large MIF on O_2 Photo-Dissociation and its Relevance to Earth Wind

O_2 光解离的大型 MIF 及其与地球风的相关性

• 发表时间: 2010
• 作者: Takashi Nakamura;Motoo Shiro;Mitsuhiko Shionoya;Shuichi Hiraoka.;山田 明憲;山田明憲;山田明憲;山田明憲
• 通讯作者: 山田明憲