気相から核生成するナノ粒子と水の相互作用：　新粒子生成の実験的探求

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フィールド観測される二次有機エアロゾル (SOA) の量を説明するためには，気相中での化学反応以外のメカニズムが必要であると指摘されている．例えば，水を含むエアロゾル界面での化学反応により低揮発性の分子が生成し，安定な核が生成する機構が提案されている．近年，バルクpH<4 の気液界面では，二重結合をもつ有機化合物はヒドロニウムイオン (H3O+) からプロトンを受け取り，カルボカチオンを生じることが明らかになった．カルボカチオンは反応性が高く，他のC=C 二重結合をもつ化合物と反応し，高分子量体を生成する (カチオン重合)．エレクトロスプレーイオン化質量分析法 (ESI-MS) によって， VOC の水表面での化学反応をその場測定し，SOA の生成や成長における核となりうる高分子量体が水表面でどのように生じるかを調べた．アルコール基を含む揮発性有機化合物の吹き付け実験を行った．OH基がヒドロニウムイオン (H3O+) からプロトンを受け取り，オキソニウムイオン (R-OH2+) が生じることが確認された．また，揮発性有機化合物が二重結合を含む場合にアルコールが脱水したオリゴマーやエーテルが生成することが確認された．酸性気液界面でオキソニウムイオンが脱水し，それに伴ってカチオン重合が開始すると考えられる．また，カルボカチオンがアルコールの求核攻撃を受けることで，エーテルが生じたと考えられる．二重結合を含む揮発性有機化合物についてのみ，脱水重合，及びエーテル化が確認されたことから，本実験においても気液界面での水との相互作用によってカルボカチオン中間体が安定化した影響があると考えられる．