単分子反応ダイナミクスの精密実空間イメージング分光法の開発

反応中間体や反応生成物の量子状態分布を実験的に調べることは、化学反応ダイナミクスを解明する上で最も重要である。特に反応中間体の構造情報や、反応生成物の空間分布からは、反応のメカニズムに関する直裁的な情報を引き出すことが可能である。本研究課題では、高精度・高効率な量子状態の選択的励起と、イオンイメージング法の高い空間分解能を融合させ、気相分子の単分子反応ダイナミクスの実空間観測を行うことを目的としている。2022年度は、主にイメージングシステムの構築・改良に注力した。構築した観測システムのデモンストレーションとして、臭素分子のイオン化限界よりもわずかに低エネルギー領域（~ 3000 cm-1）に存在するRydberg状態における前期解離ダイナミクスおよび、ハロゲン化アシルの紫外光誘起解離ダイナミクスを調査した。臭素分子の前期解離過程に関しては、励起したRydberg状態から電子状態の混合を通じてイオン対状態へ移り変わり、さらに核間距離の長い領域で別のRydberg状態へ移動したのちに解離するという複雑な反応機構で解離が進行することが明らかとなった。ハロゲン化アシルの紫外光誘起解離ダイナミクスに関しては、紫外光励起によって強い結合が最初に切断されたのちに弱い結合が切断されるという従来の有機反応論（Norrish I型反応）とは全く異なるメカニズムを明らかにすることができた。現在、高精度な量子化学計算を行い、従来の有機反応論との相違点を理論モデルから説明することを試みている。

反応中間体や反応生成物の量子状態分布を実験的に調べることは、化学反応ダイナミクスを解明する上で最も重要である。特に反応中間体の構造情報や、反応生成物の空間分布からは、反応のメカニズムに関する直裁的な情報を引き出すことが可能である。本研究課題では、高精度・高効率な量子状態の選択的励起と、イオンイメージング法の高い空間分解能を融合させ、気相分子の単分子反応ダイナミクスの実空間観測を行うことを目的としている。2022年度は、主にイメージングシステムの構築・改良に注力した。構築した観測システムのデモンストレーションとして、臭素分子のイオン化限界よりもわずかに低エネルギー領域（~ 3000 cm-1）に存在するRydberg状態における前期解離ダイナミクスおよび、ハロゲン化アシルの紫外光誘起解離ダイナミクスを調査した。臭素分子の前期解離過程に関しては、励起したRydberg状態から電子状態の混合を通じてイオン対状態へ移り変わり、さらに核間距離の長い領域で別のRydberg状態へ移動したのちに解離するという複雑な反応機構で解離が進行することが明らかとなった。ハロゲン化アシルの紫外光誘起解離ダイナミクスに関しては、紫外光励起によって強い結合が最初に切断されたのちに弱い結合が切断されるという従来の有機反応論（Norrish I型反応）とは全く異なるメカニズムを明らかにすることができた。現在、高精度な量子化学計算を行い、従来の有機反応論との相違点を理論モデルから説明することを試みている。