Ne-HCNクラスターの内部回転遷移の
ミリ波ジェット分光
Millimeter-wave spectroscopy of the internal rotation bands
of the Ne-HCN complex
(九大院理)
○萩 健介、原田賢介、田中桂一
Introduction
自由回転に近い
内部回転
De = 63 cm-1
H
q
C
Ne
N
R
ポテンシャルの異方性の解析
Potential Energy Surface V(R,q)
FTMW 回転遷移 J = 1-0~3-2
CCSD(T) による V(R,q)
Gutowski et al. 1993
Toczylowski et al. 2001
エネルギー準位
E
(GHz)
300
300
j = 2 S2
310
P2
280
D2
200
J
133
j = 1 S1
l
106
P1
100
H
j
K
C
Ne
0
j = 0 S0
|K|
N
0
0
1
2
実験
パルスジェットノズル
HCN : 0.3~1%
Ne : 15~20 atm
165~192 GHz
80Hz
ミリ波
検出器
10往復
White型多重反射セル
Trot = 2 K
ポンプ
観測したスペクトル
S2-S1バンド
P2-S1バンド
S2-P1バンド
P2-P1バンド
D2-P1バンド
未帰属
170
180
Frequency / GHz
190
P2-S1バンド
S2
S1
P2
P1
D2
e, f
P(J)
7
2
170
e, f
1
180
Frequency / GHz
Q(J)
6
190
D2-P1バンド
S2
P2
D2
1
6
R(J) f-f
e, f
1
S1
P1
4
e, f
6
R(J) e-e
Q(J) e-f Q(J) f-e
2
5
2
170
180
Frequency / GHz
190
スペクトルの実例
D2-P1
Q(2) e-f
Obs.
eQqJ
D2e (J = 2) 0.8160 MHz
3←3
Calc.
P1f (J = 2) -0.9270 MHz
F=2←2
1←1
3←2 1←2
2←3 2←1
14N
27
165430
Frequency / MHz
(I = 1)
33
観測されたエネルギー準位
E
(GHz)
J
7
500
J
7
S2
e
P2
f
j=2
J
7
D2
f
e
400
7
1
300
7
2
0
1
1
2
2
解析
Hamiltonian
2
2
2



2
H  bj2 
(
J
j
)
 V ( R,q )
2
2
2R
2 R
第一項:HCNの回転エネルギー
第三項:分子間伸縮振動の運動エネルギー
第二項:全体の回転エネルギー
第四項:分子間ポテンシャルエネルギー
V(R, q) = Vab initio (R’,q) S fm Pm(cosq)
R’ = R S gm Pm(cosq)
fm 6個
gm 6個
PES V(R,q)
Data
(j = 1←0 35 lines, j = 2←1 46 lines)
標準偏差
~254 kHz
実験で得られたPotential Energy Surface
Å
R
Minimum
Energy
Path(MEP)
De = 62.9 cm-1
0°
Ne ・・ HCN
90°
q
180°
HCN ・・ Ne
MEPに沿ったエネルギー
cm-1
-30
V
S2
P2
S1
P1
-40
D2
j=2
j=1
j=0
Ground State (S0)
ab initio
-50
exp.(今回の解析)
-60
0°
Ne ・・ HCN
90°
q
180°
Ne ・・ NCH
Ne-HCNの波動関数の確率密度
6
J = 0 S2 state
<R> = 3.973Å
<q> = 105.74 º
5
J = 1 P2f state
J = 2 D2f state
<R> = 3.905Å
<q> = 82.63 º
<R> = 3.727Å
<q> = 83.88 º
4
MEP
3
0º
Ne ・・ HCN
90º
180º 0º
HCN ・・Ne
90º
180º 0º
90º
180º
S2の確率密度(直交座標)
Ne
N
C
H
Ne
6
4
-6
2
-4
0
-2
0
-2
2
4
-4
6 -6
S0の確率密度(直交座標)
6
4
-6
2
-4
0
-2
0
-2
2
4
-4
6 -6
q = 0におけるポテンシャルエネルギー
cm-1 10
0
-10
V
S4
nSS1
S5
nS
-20
S3
-30
S2
S1
S0
-40
K=0
-50
-60
4
5
6
R/Å
7
8
MEPに沿ったエネルギー
0
cm-1
-20
-40
-60
V
D0= 9.420 cm-1
He-HCN
DV  8.92 cm-1
De = 30.2 cm-1
a = 0.205 Å3
D0= 39.8 cm-1
Ne-HCN
DV = 17.2cm-1
a = 0.395 Å3
De = 62.9 cm-1
-80
-100
-120
D0= 113.1 cm-1
Ar-HCN
DV = 36.2 cm-1
-140
-160
a = 1.671 Å3
De = 149.2 cm-1
0°
Rg ・・・ HCN
45°
90°
135°
180°
HCN ・・・Rg
まとめ
• Ne-HCNの内部回転遷移をミリ波ジェット分光法
により観測した。
• D2-P1、P2-P1、S2-P1、P2-S1、S2-S1の内部回転
遷移を帰属した。
• j = 1-0と j = 2-1の両方を説明できるPotential
Energy Surface を決定した。
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