水素化された電子のダイナミクス:クラスターから大量に

科学分野:

• 物理化学 物理化学
• 化学物理 化学物理
• フェムトケミストリー (Femtochemistry) とは

背景:

• 水中の余分な電子の振る舞いは,様々な化学的,生物学的プロセスを理解する上で極めて重要です.
• 水素電子 (eaq-) は水溶液における基本的な種で,反応や生物系に影響を与えます.
• 以前の研究では,水群の余剰電子の複雑なリラックスダイナミクスを示唆しています.

研究 の 目的:

• サイズで選択された水のクラスター,特に (H2O) n-および (D2O) n-.の電子リラクゼーションダイナミクスを調査する.
• 水のクラスターにおける余剰電子の興奮電子状態の間の内部変換のメカニズムを解明する.
• 大量水素化された電子 (eaq-) の非アディアバティックなリラックスメカニズムを実験的にサポートする.

主な方法:

• 電子のリラックスダイナミクスを研究するために,時間解像度フォト電子画像を用いた.
• サイズ選択された (H2O) n-/(D2O) n-クラスター (25 <= n <= 50) が実験システムとして使用されました.
• 超高速レーザーパルスが余剰電子 (ec-) をs状態からp状態 (ec-(p) <--ec-(s) に刺激し,その後の進化をモニタリングした.

主要な成果:

• すべての調査された水群は,p-状態の集団の衰退と,s-状態の同時再生 (内部変換) を示した.
• 内部変換寿命は (H2O) n-の場合は180〜130フェムト秒, (D2O) n-の場合は400〜225フェムト秒であった.
• クラスターサイズが増加するにつれて寿命が減少することが観察され,サイズに依存するリラックスダイナミクスを示しています.

結論:

• 実験結果は,大量の水素化された電子 (eaq-) について提案された"非アディアバティックリラクゼーション"メカニズムを支持する.
• このメカニズムは,水素化された電子のp状態からリラックス状態への内部変換寿命約50フェムト秒を伴う (eaq-(p) ->eaq-(s(dagger))).
• この研究は,水中の余分な電子の電子のリラックス経路を制御する上でクラスターサイズの重要性を強調しています.