Ne - HCN クラスターの内部回転遷移のミリ波ジェット分光

Ne-HCNクラスターの内部回転遷移のミリ波ジェット分光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 H De = 63 cm-1 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 Gutowski et al. 1993 CCSD(T) による V(R,q) Toczylowski et al. 2001

J l H j C K Ne N エネルギー準位 E (GHz) 310 P2 300 S2 300 j= 2 280 D2 200 133 S1 j= 1 106 P1 100 0 S0 j= 0 0 0 1 2 |K|

HCN : 0.3~1% Ne : 15~20 atm 実験パルスジェットノズル 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 170 180 190 Frequency / GHz

P2-S1バンド S2 P2 D2 e, f e, f S1 P1 P(J) Q(J) 7 2 1 6 170 180 190 Frequency / GHz

D2-P1バンド S2 1 6 P2 D2 R(J) f-f e, f 1 4 e, f R(J) e-e S1 P1 6 Q(J) e-f Q(J) f-e 2 5 2 170 180 190 Frequency / GHz

スペクトルの実例 D2-P1 Q(2) e-f Obs. eQqJ D2e (J = 2) 0.8160 MHz P1f (J = 2) -0.9270 MHz 3 ← 3 Calc. F = 2 ← 2 1 ← 1 1 ← 2 3 ← 2 2 ← 1 2 ← 3 14N (I = 1) 27 165430 33 Frequency / MHz

観測されたエネルギー準位 E P2 (GHz) e J j = 2 f 7 J 7 S2 500 J D2 7 f 7 e 400 7 1 1 2 1 300 0 2 2

解析 Hamiltonian Data(j = 1←0 35 lines, j = 2←1 46 lines) 第三項：分子間伸縮振動の運動エネルギー第一項：HCNの回転エネルギー第二項：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) SfmPm(cosq) R’ = R SgmPm(cosq) fm 6個 gm 6個 PES V(R,q) 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° 90° 180° q Ne ･･ HCN HCN ･･Ne

MEPに沿ったエネルギー cm-1 P2 S2 D2 j = 2 -30 S1 P1 j = 1 j = 0 -40 Ground State (S0) V ab initio -50 exp.(今回の解析) -60 0° 90° 180° Ne ･･ HCN Ne ･･ NCH q

J = 0 S2 state J = 1 P2fstate J = 2 D2fstate Ne-HCNの波動関数の確率密度 6 <R> = 3.905Å <R> = 3.727Å <R> = 3.973Å <q> = 82.63 º <q> = 83.88 º <q> = 105.74 º 5 4 MEP 3 0º 90º 180º 0º 90º 180º 0º 90º 180º Ne ･･ HCN HCN ･･Ne

Ne N C H Ne 6 4 2 -6 0 -4 -2 -2 0 2 -4 4 -6 6 S2の確率密度(直交座標)

S0の確率密度(直交座標) 6 4 2 -6 0 -4 -2 -2 0 2 -4 4 -6 6

q= 0におけるポテンシャルエネルギー 10 cm-1 0 -10 S5 nSS1 S4 V nS -20 S3 -30 S2 K = 0 S1 -40 S0 -50 -60 4 5 6 7 8 R / Å

D0= 9.420 cm-1 He-HCN DV = 8.92 cm-1 De = 30.2 cm-1 a = 0.205 Å3 Ne-HCN D0= 39.8 cm-1 DV = 17.2cm-1 a = 0.395 Å3 De = 62.9 cm-1 D0= 113.1 cm-1 Ar-HCN DV = 36.2 cm-1 a = 1.671 Å3 De = 149.2 cm-1 cm-1 MEPに沿ったエネルギー 0 -20 -40 -60 V -80 -100 -120 -140 -160 0° 45° 90° 135° 180° HCN ･･･Rg Rg ･･･ HCN

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。

Ne - HCN クラスターの内部回転遷移の ミリ波ジェット分光