レーザー衝撃波による分子合成空間の拡大

本研究は、集光したフェムト秒レーザー光が物質中で短時間に吸収される際に、物質が急激に膨張することによって発生するレーザー誘起衝撃波を利用した新しい化学結合の創成を目指している。これまでは、水素と炭素だけから構成される直鎖状のアルカンを対象にしてきたが、本研究では炭素同士の結合以外の結合を、レーザー誘起衝撃波によって生成し、高速・非平衡条件下での、分子生成機構の探求を進める。本年度は、炭素と酸素との結合が確認されているメタノールへのフェムト秒レーザー照射実験を詳細に行い、メタノール分子同士の機械的な結合によって生成すると予測される全ての分子の生成を、ガスクロマトグラムー質量スペクトル分析によって確認した。さらに、主な生成分子と考えられるメトキシメタノールを蒸留によって濃縮し、その赤外吸収分光を行った。メトキシメタノールの化学的性質はよく知られていないため、濃縮の条件を最適化するには至っていないものの、そのスペクトルは、既に知られている気体状のメトキシメタノールによく類似しており、液体状態での赤外吸収スペクトルの取得に成功した。得られた赤外吸収スペクトルが、メトキシメタノールに近い分子構造を持つメタノールおよびジメチルエーテルのスペクトルとの類似性から、スペクトルに現れる吸収ピークの帰属を検討した。特に分子の指紋領域と呼ばれる波数領域では、C-O-Cの伸縮振動に加え、O-C-Oの伸縮振動に起因すると推定されるピークの存在を確認した。

本研究は、集光したフェムト秒レーザー光が物質中で短時間に吸収される際に、物質が急激に膨張することによって発生するレーザー誘起衝撃波を利用した新しい化学結合の創成を目指している。これまでは、水素と炭素だけから構成される直鎖状のアルカンを対象にしてきたが、本研究では炭素同士の結合以外の結合を、レーザー誘起衝撃波によって生成し、高速・非平衡条件下での、分子生成機構の探求を進める。本年度は、炭素と酸素との結合が確認されているメタノールへのフェムト秒レーザー照射実験を詳細に行い、メタノール分子同士の機械的な結合によって生成すると予測される全ての分子の生成を、ガスクロマトグラムー質量スペクトル分析によって確認した。さらに、主な生成分子と考えられるメトキシメタノールを蒸留によって濃縮し、その赤外吸収分光を行った。メトキシメタノールの化学的性質はよく知られていないため、濃縮の条件を最適化するには至っていないものの、そのスペクトルは、既に知られている気体状のメトキシメタノールによく類似しており、液体状態での赤外吸収スペクトルの取得に成功した。得られた赤外吸収スペクトルが、メトキシメタノールに近い分子構造を持つメタノールおよびジメチルエーテルのスペクトルとの類似性から、スペクトルに現れる吸収ピークの帰属を検討した。特に分子の指紋領域と呼ばれる波数領域では、C-O-Cの伸縮振動に加え、O-C-Oの伸縮振動に起因すると推定されるピークの存在を確認した。