09:45 〜 10:00
[PCG21-04] 多孔質アモルファスH2O氷表面サイトの実験的な解析
キーワード：氷星間塵、ダングリングOH、赤外分光、昇温脱離法
星間分子雲は低温かつ希薄な環境でありながら多様な分子が存在している。その生成に重要とされているのが、星間塵表面での反応である。観測から星間塵表面は水を主成分としたアモルファスの氷マントルに覆われていると考えられている。アモルファスH2O氷は星間塵のモデルとして実験及び理論研究に用いられている[1]。近年のジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡での観測により、氷表面に存在する水分子の水素結合を形成していないOH基である「ダングリングOH」が検出された[2]。ダングリングOHは氷表面の構造の指標とされるほか、反応や吸着のサイトとして研究されている。氷表面でのダングリングOHの存在量は、星間環境を模擬した反応においても重要であると提案されている[3]。結晶H2O氷表面においては、原子間力顕微鏡(AFM)を用いてダングリングOHが定量されているが[4]、アモルファス氷は表面の粗い構造のため、同様に測定することが困難である。
本研究では、赤外多角入射分解分光法(MAIRS)と昇温脱離法(TPD)を組み合わせて、20Ｋで生成した多孔質アモルファスH2O氷の細孔内を含む表面分子数を求めた。先行研究と同様に求めたダングリングOHの数密度と比較すると[5]、多孔質アモルファスH2O氷での表面分子におけるダングリングOHの比率は、結晶H2O氷での値[4]とほぼ同等であった。
本研究の結果により、より正確な氷モデルを用いた表面反応について研究が行われ、星間空間での化学進化の理解が進むことが期待される。
[1] Hama, T., & Watanabe, N. (2013). Surface processes on interstellar amorphous solid water: Adsorption, diffusion, tunneling reactions, and nuclear-spin conversion. Chemical reviews, 113(12), 8783-8839.
[2] Noble, J. A., Fraser, H. J., Smith, Z. L., Dartois, E., Boogert, A. C. A., Cuppen, H. M., ... & Urso, R. G. (2024). Detection of the elusive dangling OH ice features at~ 2.7 μm in Chamaeleon I with JWST NIRCam. Nature Astronomy, 8(9), 1169-1180.
[3] Bovolenta, G. M., Silva-Vera, G., Bovino, S., Molpeceres, G., Kästner, J., & Vogt-Geisse, S. (2024). In-depth exploration of catalytic sites on amorphous solid water: I. The astrosynthesis of aminomethanol. Physical Chemistry Chemical Physics, 26(27), 18692-18706.
[4] Kawakami, N., Iwata, K., Shiotari, A., & Sugimoto, Y. (2020). Intrinsic reconstruction of ice-I surfaces. Science Advances, 6(37), eabb7986.
[5] Hasegawa, T., Yanagisawa, H., Nagasawa, T., Sato, R., Numadate, N., & Hama, T. (2024). Infrared band strengths of dangling OH features in amorphous water at 20 K. The Astrophysical Journal, 969(2), 134.
本研究では、赤外多角入射分解分光法(MAIRS)と昇温脱離法(TPD)を組み合わせて、20Ｋで生成した多孔質アモルファスH2O氷の細孔内を含む表面分子数を求めた。先行研究と同様に求めたダングリングOHの数密度と比較すると[5]、多孔質アモルファスH2O氷での表面分子におけるダングリングOHの比率は、結晶H2O氷での値[4]とほぼ同等であった。
本研究の結果により、より正確な氷モデルを用いた表面反応について研究が行われ、星間空間での化学進化の理解が進むことが期待される。
[1] Hama, T., & Watanabe, N. (2013). Surface processes on interstellar amorphous solid water: Adsorption, diffusion, tunneling reactions, and nuclear-spin conversion. Chemical reviews, 113(12), 8783-8839.
[2] Noble, J. A., Fraser, H. J., Smith, Z. L., Dartois, E., Boogert, A. C. A., Cuppen, H. M., ... & Urso, R. G. (2024). Detection of the elusive dangling OH ice features at~ 2.7 μm in Chamaeleon I with JWST NIRCam. Nature Astronomy, 8(9), 1169-1180.
[3] Bovolenta, G. M., Silva-Vera, G., Bovino, S., Molpeceres, G., Kästner, J., & Vogt-Geisse, S. (2024). In-depth exploration of catalytic sites on amorphous solid water: I. The astrosynthesis of aminomethanol. Physical Chemistry Chemical Physics, 26(27), 18692-18706.
[4] Kawakami, N., Iwata, K., Shiotari, A., & Sugimoto, Y. (2020). Intrinsic reconstruction of ice-I surfaces. Science Advances, 6(37), eabb7986.
[5] Hasegawa, T., Yanagisawa, H., Nagasawa, T., Sato, R., Numadate, N., & Hama, T. (2024). Infrared band strengths of dangling OH features in amorphous water at 20 K. The Astrophysical Journal, 969(2), 134.