TOHOKU UNIVERSITY Researchers - Toshihiko Maeyama

Details of the Researcher

Home

日本語 English

Toshihiko Maeyama

Section

Institute for Excellence in Higher Education

Job title

Assistant Professor

Degree

博士（理学）（東北大学）
理学修士（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/read0180339

J-GLOBAL ID

200901005691489990

Professional Memberships 1

分子科学会

Research Interests 4

光電子脱離
レーザー分光
クラスター
負イオン

Research Areas 1

Nanotechnology/Materials / Basic physical chemistry /

Papers 24

Infrared Spectroscopy and Anharmonic Vibrational Analysis of (H2O−Krn)+ (n = 1−3): Hemibond Formation of the Water Radical Cation Peer-reviewed

Jing-Min Liu, Tomoki Nishigori, Toshihiko Maeyama, Qian-Rui Huang, Marusu Katada, Jer-Lai Kuo, Asuka Fujii

Journal of Physycal Chemistry Letters　12　7997-8002　2021/08
Effects of Alkyl Groups on Excess-Electron Binding to Small-Sized Secondary Amide Clusters: A Combined Experimental and Computational Study Peer-reviewed

Toshihiko Maeyama, Takuto Shimamori, Asuka Fujii

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　121　(23)　4397-4403　2017/06

DOI： 10.1021/acs.jpca.6b10970 　

ISSN： 1089-5639
Photodetachment Spectroscopy of Fluorenone Radical Anions Microsolvated with Methanol: Rationalizing the Anomalous Solvatochromic Behavior Due to Hydrogen Bonding Peer-reviewed

Toshihiko Maeyama, Izumi Yagi, Keiji Yoshida, Asuka Fujii, Naohiko Mikami

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　119　(16)　3721-3730　2015/04

DOI： 10.1021/acs.jpca.5b01147 　

ISSN： 1089-5639
Size-Dependent Metamorphosis of Electron Binding Motif in Cluster Anions of Primary Amide Molecules Peer-reviewed

Toshihiko Maeyama, Keiji Yoshida, Asuka Fujii

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　116　(15)　3771-3780　2012/04

DOI： 10.1021/jp204621x 　

ISSN： 1089-5639
Interpreting the Physical Background of Empirical Solvent Polarity via Photodetachment Spectroscopy of Microsolvated Aromatic Ketyl Anions Peer-reviewed

Toshihiko Maeyama, Keiji Yoshida, Izumi Yagi, Asuka Fujii, Naohiko Mikami

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　113　(40)　10593-10602　2009/10

DOI： 10.1021/jp901641n 　

ISSN： 1089-5639
Photoelectron spectroscopy of microsolvated benzophenone radical anions to reveal the origin of solvatochromic shifts in alcoholic media Peer-reviewed

Toshihiko Maeyama, Izumi Yagi, Asuka Fujii, Naohiko Mikami

CHEMICAL PHYSICS LETTERS　457　(1-3)　18-22　2008/05

DOI： 10.1016/j.cplett.2008.03.055 　

ISSN： 0009-2614

eISSN： 1873-4448
Stepwise solvatochromism of ketyl anions in the gas phase: Photodetachment excitation spectroscopy of benzophenone and acetophenone radical anions microsolvated with methanol Peer-reviewed

Izumi Yagi, Toshihiko Maeyama, Asuka Fujii, Naohiko Mikami

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　111　(31)　7646-7652　2007/08

DOI： 10.1021/jp0721671 　

ISSN： 1089-5639
Infrared vibrational autodetachment spectroscopy of microsolvated benzonitrile radical anions Peer-reviewed

Toshihiko Maeyama, Izumi Yagi, Yasuhiro Murota, Asuka Fujii, Naohiko Mikami

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　110　(51)　13712-13716　2006/12

DOI： 10.1021/jp064389+ 　

ISSN： 1089-5639
Electron localization in negatively charged formamide clusters studied by photodetachment spectroscopy Peer-reviewed

T Maeyama, Y Negishi, T Tsukuda, Yagi, I, N Mikami

PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS　8　(7)　827-833　2006/02

DOI： 10.1039/b514656a 　

ISSN： 1463-9076
自然科学総合実験の受講生を対象とした総合的調査 Peer-reviewed

神田浩樹, 石川賢一, 小林弥生, 是枝聡肇, 田嶋玄一, 福田貴光, 前山俊彦

東北大学高等教育開発推進センター紀要　(1)　175-180　2006
自然科学総合実験の受講学生を対象とした総合的調査システムの構築

石川賢一, 小林弥生, 是枝聡肇, 田嶋玄一, 福田貴光, 前山俊彦, 横林洋子

東北大学大学教育研究センター年報　(12)　95-102　2005
Publisher:
ISSN： 1341-2183
Characteristic distributions of negatively charged N-monosubstituted amide clusters generated by electron attachment in supersonic expansions Peer-reviewed

T Maeyama, N Mikami

PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS　6　(10)　2725-2731　2004/05

DOI： 10.1039/b316727p 　

ISSN： 1463-9076
First observation of ionic pi-hydrogen bonds; vibrational spectroscopy of dihydrated naphthalene anion (Nph(-)(H2O)(2)) Invited Peer-reviewed

H Kawamata, T Maeyama, N Mikami

CHEMICAL PHYSICS LETTERS　370　(3-4)　535-541　2003/03

DOI： 10.1016/S0009-2614(03)00118-0 　

ISSN： 0009-2614

eISSN： 1873-4448
東北大学における全学教育理科実験の新しい運営体制の提案

前山俊彦

東北大学大学教育研究センター年報　(10)　77-86　2003
Publisher:
ISSN： 1341-2183
全学教育「理科実験（化学実験）」受講者アンケート報告

横林洋子, 前山俊彦, 野々村太郎

東北大学大学教育研究センター年報　(10)　67-76　2003
Publisher:
ISSN： 1341-2183
Photodestruction spectroscopy of carbon disulfide cluster anions (CS2)(n)(-) n=1-4: Evidence for the dimer core structure and competitive reactions of the dimer anion Peer-reviewed

T Maeyama, T Oikawa, T Tsumura, N Mikami

JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　108　(4)　1368-1376　1998/01

DOI： 10.1063/1.475510 　

ISSN： 0021-9606
Considerable stability and visible absorption of the benzene-water hexamer cluster anion Peer-reviewed

T Maeyama, T Oikawa, K Seguchi, W Mikami

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　101　(45)　8371-8373　1997/11

DOI： 10.1021/jp9721661 　

ISSN： 1089-5639
Photodetachment of small water cluster anions in the near-infrared through the visible region Peer-reviewed

T Maeyama, T Tsumura, A Fujii, N Mikami

CHEMICAL PHYSICS LETTERS　264　(3-4)　292-296　1997/01

DOI： 10.1016/S0009-2614(96)01337-1 　

ISSN： 0009-2614
Infrared spectroscopy of precursor clusters for nucleophilic substitution reactions: Fluorobenzene-(CH3OH)(n) (n=1 and 2) Peer-reviewed

A Fujii, S Okuyama, A Iwasaki, T Maeyama, T Ebata, N Mikami

CHEMICAL PHYSICS LETTERS　256　(1-2)　1-7　1996/06

DOI： 10.1016/0009-2614(96)00405-8 　

ISSN： 0009-2614
ROTATIONAL STRUCTURE AND DISSOCIATION OF THE RYDBERG STATES OF CO INVESTIGATED BY ION-DIP SPECTROSCOPY Peer-reviewed

M KOMATSU, T EBATA, T MAEYAMA, N MIKAMI

JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　103　(7)　2420-2435　1995/08

DOI： 10.1063/1.469665 　

ISSN： 0021-9606
BLUE SATELLITE STRUCTURE OF THE BA RESONANCE LINE BROADENED BY RARE-GASES Peer-reviewed

T MAEYAMA, H ITO, H CHIBA, K OHMORI, K UEDA, Y SATO

JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　97　(12)　9492-9493　1992/12

DOI： 10.1063/1.463277 　

ISSN： 0021-9606
INTRACLUSTER ION MOLECULE REACTIONS WITHIN THE PHOTOIONIZED VANDERWAALS COMPLEXES OF C6H5F AND NH3 AND WITH H2O Peer-reviewed

T MAEYAMA, N MIKAMI

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY　95　(19)　7197-7204　1991/09

DOI： 10.1021/j100172a020 　

ISSN： 0022-3654
NUCLEOPHILIC-SUBSTITUTION WITHIN THE PHOTOIONIZED VANDERWAALS COMPLEX C6H5CL-NH3 Peer-reviewed

T MAEYAMA, N MIKAMI

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY　94　(18)　6973-6977　1990/09

DOI： 10.1021/j100381a012 　

ISSN： 0022-3654
NUCLEOPHILIC-SUBSTITUTION WITHIN THE PHOTOIONIZED VANDERWAALS COMPLEX - GENERATION OF C6H5NH3+ FROM C6H5CL-NH3 Peer-reviewed

T MAEYAMA, N MIKAMI

JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　110　(21)　7238-7239　1988/10

DOI： 10.1021/ja00229a062 　

ISSN： 0002-7863

Show all ︎Show first 5

Presentations 25

ジメチルジスルフィドアニオンの配座異性化におけるミクロ溶媒和効果

前山俊彦, 菅原響葵, 藤井朱鳥

第16回分子科学討論会2022　2022/09/19
Microsolvation effect on negatively-charged disulfide bonds

2021/09/19
水和(2-ピリドン/2-ヒドロキシピリジン)2量体負イオンの光電子分光

前山俊彦

分子科学討論会　2018/09/12
シアナミド小サイズクラスターにおける余剰電子捕捉の研究

前山俊彦

分子科学討論会　2017/09/16
2級アミド・水 (2:1) クラスター負イオン系における異性体形成

藤井朱鳥

分子科学討論会　2014/09/21
Excess electron binding motif in negatively charged clusters of secondary amides studied by photoelectron spectroscopy International-presentation

Takuto Shimamori, Asuka Fujii

International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan　2013/09/28
光電子分光による2級アミドクラスター負イオンの余剰電子束縛機構の研究

島森拓土, 藤井朱鳥

分子科学討論会　2013/09/24
フルオレノン負イオンの自動電子脱離により生じる中性振動励起モードの解析

藤井朱鳥

分子科学討論会　2013/09/24
芳香族分子負イオンの光電子スペクトルにおける励起エネルギー依存性

前山俊彦, 島森拓土, 藤井朱鳥

分子科学討論会　2012/09/18
ジフェニルアセチレン二量体負イオンの光電子脱離分光

島森拓土, 前山俊彦, 藤井朱鳥

分子科学討論会　2012/09/18
フルオレノンアニオンのプロトン性溶媒中における異常発色：気相クラスター光電子脱離分光とDFT計算による解析

八木泉, 吉田啓二, 藤井朱鳥, 三上直彦

分子科学討論会　2011/09/20
1級アミドクラスター負イオンの光電子分光(2)アルキル基伸長の効果

吉田啓二, 藤井朱鳥

分子科学討論会　2010/09/17
1級アミドクラスター負イオンの光電子分光(1)多極子束縛状態間の転換機構

吉田啓二, 藤井朱鳥

分子科学討論会　2010/09/14
Photoelectron spectroscopy of negatively-charged clusters of primary amide molecules International-presentation

Molecular & Ionic Clusters Conference 2010　2010/09/05
アセトアミドクラスター負イオンにおける余剰電子局在化：サイズ依存性に現れる規則／不規則的挙動

吉田啓二, 藤井朱鳥, 前山俊彦

分子科学討論会　2009/09/23
ミクロ溶媒和負イオンの光電子脱離分光から見た“溶媒極性”の物理的背景(1)

前山俊彦, 吉田啓二, 八木泉, 藤井朱鳥, 三上直彦

分子科学討論会　2008/09/25
ミクロ溶媒和負イオンの光電子脱離分光から見た“溶媒極性”の物理的背景(2)

吉田啓二, 前山俊彦, 八木泉, 藤井朱鳥, 三上直彦

分子科学討論会　2008/09/25
Interpreting the physical background of ‘solvent polarity scale’ via photodetachment spectroscopy of microsolvated aromatic ketyl anions International-presentation

Gordon Research Conference on Molecular & Ionic Clusters　2008/09/07
気相クラスターアニオンの光電子脱離分光で探る芳香族ケチルアニオンの溶媒和発色機構

前山俊彦, 八木泉, 西山圭, 藤井朱鳥, 三上直彦

化学反応討論会　2008/06/03
Photodetachment spectroscopic study on solvatochromic shifts of ketyl anions in the gas phase International-presentation

Gordon Research Conference on Photoions, Photoionization & Photodetachment　2008/01/27
余剰電子を緩く束縛する分子負イオン系の光電子脱離分光

特定領域研究「高次系分子科学」合同班会議　2007/11/29
気相における芳香族ケチルアニオンの段階的溶媒和発色

八木泉, 前山俊彦, 藤井朱鳥, 三上直彦

化学系学協会東北大会　2007/09/22
芳香族ケチルアニオンの溶媒和発色機構に対する気相光電子脱離分光による検証

八木泉, 前山俊彦, 藤井朱鳥, 三上直彦

分子科学討論会　2007/09/19
ペプチド模倣分子集合系における余剰電子束縛：N-メチルアセトアミドクラスター負イオンの光電子分光

前山俊彦, 藤井朱鳥, 三上直彦

分子科学討論会　2007/09/19
Stepwise Solvatochromism of Ketyl Anions in the Gas Phase as Studied by Photodetachment Excitation Spectroscopy

International Symposium on Molecular Science of Ultrafast Electronic Dynamics　2007/05/18

Show all Show first 5

Research Projects 14

Spectroscopy and Dynamics of Molecular Clusters Competitive

1996/04 - Present
An infrared spectroscopic study on the excess electron binding motif in the large-sized water clusters

Fujii Asuka, MAEYAMA TOSHIHIKO, MATSUDA YOSHIYUKI

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2014/04/01 - 2017/03/31

More details Close

Water cluster anions are a model system of the solvated electron. They have two isomer types; one is the interior type, in which the excess electron is trapped in the cavity of the cluster. Another is the surface type, in which the excess electron is bound on the surface. Though the assignment of the isomer types has been performed by infrared and photoelectron spectroscopies, their conclusions have been inconsistent. In the present study, we carried out infrared spectroscopy of large water clusters which hold a cation on their surface through a single contact water molecule. Their hydrogen bond networks are expected to be similar to those of the surface type water cluster anions. In these clusters, the hydrogen bond networks are strongly polarized to stabilize the cation. We discuss the influence of the water network polarization on the infrared spectra. In addition, we try to extend infrared spectroscopy of water cluster anions to the larger size region.
Extensive hydration structure of amino acids probed by infrared spectroscopy of large-sized clusters

FUJII Asuka, MAEYAMA Toshihiko, MATSUDA Yoshiyuki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Institution: Tohoku University

2007 - 2011

More details Close

Hydrogen bond network structures of neat water is fundamental information to understand hydrated structures of amino acids. We have studied hydrogen bond network structures of water clusters, which have enough sizes (number of molecules) to hydrate the whole body of an amino acid molecule, by size-selective infrared spectroscopy.
分子負イオンの光電子脱離分光 Competitive

2010/04 -
Study on large-scaled hydrogen bond network structures of water by infrared spectroscopy of large-sized clusters

FUJII Asuka, MAEYAMA Toshihiko, MATSUDA Yoshiyuki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: Tohoku University

2007 - 2009

More details Close

Infrared spectra of size-selected neutral and protonated water clusters have been observed in the size range of n=10-200. The spectra show structural development of the water hydrogen bond network of which size region has not been experimentally explored.
Nonadiabatic effects in photodetachment dynamics of negative ions studied by photoelectron spectroscopy with a variable light source

MAEYAMA Toshihiko

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Tohoku University

2007 - 2008
Laser spectroscopic study on model negative ion systems of biological electron-transfer reaction intermediates

MAEYAMA Toshihiko

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Tohoku University

2005 - 2006

More details Close

Size-dependent features of the electron localization in negatively charged formamide clusters (FA_n^-, n=5-21) have been studied by photodetachment spectroscopy. In the photoelectron spectra for all the sizes studied, two types of bands due to different isomers of anions were found. The low binding energy band peaking around 1 eV is assigned to the solvated electron state by relative photodetachment cross-section measurements in the near-infrared region. It is suggested that nascent electron trapping is dominated by formation of the solvated electron. The higher energy band originates from the covalent anion state generated after a significant relaxation process, which exhibits a rapid increase of electron binding energy as a function of the cluster size. A unique behavior showing a remarkable band intensity of the higher energy band was found only for n=9. In addition, vibrational spectra of microsolvated benzonitrile radical anions (C_6H_5CN-S; S=H_2O and CH_3OH) were measured by probing the electron detachment efficiency in the 3μm region, representing resonance bands of autodetachment via OH stretching vibrations of the solvent molecules. The hydrogen-bonded OH band for both the cluster anions exhibited a large shift to the lower energy side with approximately 300 cm^<-1> comparing to those for the corresponding neutral clusters. The solvent molecules are bound collinearly to the edge of the CN group of the benzonitrile anion in the cluster structures optimized with the density functional theory, in which the simulated vibrational energies are in good agreement with the observed band positions. Natural population analyses were performed for a qualitative implication in changes of solvent orientation upon electron attachment. Asymmetric band shapes depending on the vibrational modes are discussed with respect to dynamics of the autodetachment process from a theoretical aspect incorporated with density functional calculations.
Laser spectroscopic study on hydrogen-bon-network structures of water-solvated clusters

MIKAMI Naohiko, FUJII Asuka, MAEYAMA Toshihiko, MATSUDA Yoshiyuki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

Institution: Tohoku Uniersity

2004 - 2006

More details Close

In this project, we have been intended to develop a new experimental setup for laser spectroscopic investigation of size-selected hydrogen-bonded clusters, and have been aiming for the molecular-level investigation on structures of water-solvated systems. In this year, we have mostly performed the followings: 1. Instrumental Development : We have established a new instrument for IR dissociation spectroscopy combined with a tandem Q-pole mass analyzer with an Octapole ion guide. The instrument allows us to size-selected spectroscopy of cluster species with mass size of 2000 amu. We also have developed another new spectroscopic method involving laser double resonance techniques combined with IR and the vacuum ultraviolet light. This allows us to perform spectroscopic investigation of cluster structure of fundamental chemical compounds, such as NH_3. 2. Studies on Hydrogen-Bond-Network Structures : By using the new tandem mass analyzer, we have performed the size-selected IR spectroscopy on the hydrogen-bonding network structures of protonated water clusters with the size upto 100-mer. The results represent that the characteristic spectral feature continues even at 100-mer, exhibiting the network structure characterized by the proton core in the clusters. The resulthas been published in an international journal, as a communication paper. Also the spectroscopic studies on network formations of the water/methanol mixture systems have been performed and the results have been published. By using IR-VUV double resonance spectroscopic method, we have investigated cluster structures of non-protonated NH3 as well as the neutrals, which is the first spectroscopic investigation of the species, so that the result has been published as a letter paper. 3. Spectroscopic Investigations on Novel and/or Extremely Week Hydrogen Bonded Systems : We have found a novel hydrogen-bonded clusters involving a compound with a Si-H group for the first time, and the IR spectroscopic investigation combined with theoretical calculations has revealed the clusters are really formed by the di-hydrogen bond, which is known to occur between two hydrogen sites. The result has been published in an international journal.
Laser spectroscopic research on unconventional hydrogen bonds involving borane

FUJII Asuka, MAEYAMA Toshihiko

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: Tohoku University

2002 - 2004

More details Close

1.Geometric structures and the excited-state proton-dislocation in size-selected clusters of salicylic acids (salicylic acid and 5-methoxysalicylic acid) with water or methanol were studied by using laser spectroscopic techniques. Fluorescence excitation, dispersed fluorescence, and infrared (IR) spectra of those clusters in supersonic jets were examined for both the electronic ground and first excited states. The geometric structures of the clusters were determined on the basis of the IR spectra of the OH stretch region with a help of quantum chemical calculations. The hydroxyl group of the water or methanol moiety in the clusters forms a ring involving the carboxylic group of the salicylic acid moiety. The intramolecular hydrogen bond in the salicylic acid moiety is still held upon the cluster formation. The puzzling IR spectra in the electronic excited state were analyzed in combination with a partial deuteration study. The IR spectra in the excited state and dispersed fluorescence spectra indicated that the intramolecular excited state proton dislocation is hardly affected by the microsolvation with water or methanol, in contrast with the strong suppression of the dislocation in the self-salvation. A drastic reduction of the acidity of the carboxylic OH upon the electronic excitation was also found. 2.Substitution effects on the excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) in the salicylic acid (SA) frame were studied by electronic and infrared spectroscopy of jet-cooled 5-methoxylsalicylic acid (5-McOSA), 5-methylsalicylic acid (5-MeSA), 5-fluorosalicylic acid (5-FSA), 6-fluorosalicylie acid (6-FSA), and methyl salicylate (MS). Infrared spectra were measured in the 3 mm region for both the electronic ground (S_0) and first excited (S_1) states. The electronic excitation/emission spectra of 5-MeSA and 6-FSA showed the typical spectral features of ESIPT, which have been found in the spectra of SA. On the other hand, 5-MeOSA and 5-FSA exhibit a mirror-image relation between their excitation and emission spectra, which has been regarded as a result of the suppression of ESIPT. Despite of such a remarkable difference among the electronic spectra, IR spectroscopy exhibits that a drastic change of the phenolic OH stretching vibration does occur upon the electronic excitation of all the substituted SAs, that is, the phenolic OH band of all the SAs disappears from the 3 mm region, indicating a large elongation of the phenolic O-H bond (over 0.1 Å) in S_1. This result represents that the intramolecular hydrogen-bond strength is remarkably enhanced upon the electronic excitation in all the substituted SAs. Substitution effects on ESIPT in dimers are also discussed.
ペプチド鎖モデルクラスター負イオンにおける水素結合を介した長距離電子移動の探索

前山俊彦

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 若手研究(B)

Institution: 東北大学

2002 - 2003

More details Close

生体内長距離電子移動反応における中間状態のモデル系として、モノペプチド(N-アルキルアミド類)分子のクラスター負イオンが有功であるという着想の下に、その生成法と、構造及び反応過程を調べるための分光法の確立を念頭においた開発的研究を行った。 N-メチルアセトアミド2量体負イオンの光電子脱離効率の波長依存性を測定した結果、余剰電子の空間的分布が数nmの半径に広がって緩く束縛されている双極子束縛型負イオンであることが明らかになった。以前フランスのグループにより、大きなサイズのクラスターは生成されないと報告されていたが、これは、3量体以上の中性クラスターが環状構造をとり、双極子モーメントの総和を消失させてしまうことが原因と考えられる。そこで、衝突により分子間結合の成長・再配向が促進される高密度条件で電子付着を行ったところ、アルキル基の長さの異なる種々のペプチド分子について30〜50量体までのクラスター負イオンの形成が確認された。アルキル基が長いものほど3量体の生成功率が高く、これは置換基の立体障害により環形成が疎外されることに起因している。4〜6量体の強度は、やはり弱いが、概ね7量体を境に急激にイオン強度が増大し、ここで新奇な電子束縛の様式が発現することがわかった。更に、大きなサイズの分布には7〜10分子程度の周期のうねり構造が観測され、そのうねりの周期がアルキル基の長さが長いほど大きくなる傾向が見い出された。分子クラスターの質量スペクトルにおいて、このようなうねり構造が観測されたことは初めてであり、余剰電子の付加が分子集団に対して特異な組織化現象を誘起したことを示唆している。静電的相互作用に基づいた解析では、らせん状、または円環を単位としたブロック状の分子配列をとっていることが推定された。
不純物を含む水和電子クラスターにおける電子移動機構の解明

前山俊彦

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 奨励研究(A)

Institution: 東北大学

1998 - 1999

More details Close

不純物を含む水和電子クラスター(水クラスター負イオン)を生成させ,その質量スペクトルにおける強度分布からクラスターの安定性に対する不純物の効果を検討した。メタン,窒素などの小さな分子を付着させた場合,小サイズにおける水分子の魔法数6,7が保存され,弱い相互作用しかないことがわかった。一方,ヘキサンなどの大きな飽和炭化水素の場合は,水二量体負イオンに付着したものが特異的に強く観測され,さらに炭化水素側にも魔法数が存在した。この現象は,いわゆる疎水性溶媒和と関連していると考えられ,クラスターにおける包接構造を示唆している。上記のようなクラスター負イオンの光誘起化学反応過程を研究するために,新たに反射型飛行時間質量分析装置を開発した。この装置は以前の装置と比べると飛躍的に質量分解能が向上しており,質量選別後の各イオンの全光吸収断面積を測定できるほか,光反応により生成した中性粒子の検出および解離フラグメントイオン種の同定も可能である。電子励起された水和電子クラスターの解離(蒸発)過程は,余剰電子と溶媒分子とのエネルギー交換,すなわちBom-Oppenheimer近似を本質的に適用できない相互作用により引き起こされる。また,それには必然的に余剰電子の「再局在化」が伴われる。したがって,解離過程には溶媒中の電子移動や溶媒和電子形成機構の情報が隠されていると考えられる。今後,種々の不純物を含む水和電子クラスターの解離=余剰電子の再局在化過程を観測することにより,溶媒中の長距離電子移動を支配する因子を検討する計画である。
小サイズ水和電子クラスターの赤外・近赤外領域の光励起による崩壊過程の研究

前山俊彦

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 奨励研究(A)

Institution: 東北大学

1996 - 1996

More details Close

水クラスター負イオン(水和電子クラスター,(H_2O)_N^-)については,クラスターサイズの増大にともない余剰電子の空間分布が収縮していくことが,Landmanらにより理論的に予測されていた。しかし従来の実験ではそれを明確に証明はできなかった。電子の空間分布を検証するためには,光電子脱離断面積のクラスター依存性を調べることが最も直接的である。そこでまず,パルス光源による分光実験に適した高密度のクラスター負イオン・ビームを発生させるために,レーザー誘起低速光電子付着法を開発した。この方法では,金属ジルコニウム表面にYAGレーザーの4倍波を照射した際に放出される低速光電子を超音速ジェット中の中性クラスターに付着させる。生じたイオン種を飛行時間法で質量分析することにより,水クラスター負イオンの生成が確認された。ここで得られたクラスターサイズ分布は,従来の電子衝撃法と一致することが確認された。すなわち,小サイズではn=2, 6, 7の魔法数のみが生成し,n【greater than or equal】11では連続的な分布が観測された。次に,光パラメトリック発振器(OPO)を用いて小サイズクラスター(n=2, 6, 7, 11)の近赤外から可視領域における光電子脱離断面積を測定した。その結果,(1)脱離断面積が励起エネルギーとともに減少すること,および(2)脱離断面積がクラスターサイズにより増大することを見いだした。(1)は余剰電子が水分子の集合体がつくる弱い静電場に捕捉されていることの特徴であり,(2)はクラスターサイズによる余剰電子の局在化を示している。したがって,本研究で得られた結果は,空間的に広がった双極子束縛電子から局在化した水和電子への移行と解釈でき,はじめてLandmanらの理論的予測を実証した。
Laser spectroscopic study of intracluster chemical reactions

MIKAMI Naohiko, MAEYAMA Toshihiko

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)

Institution: TOHOKU UNIVERSITY

1993 - 1995

More details Close

1. Spectroscopic studies of the hydrogen-bonding clusters of phenol were reviewed with an emphasis of the characterization of the cluster structures involving the proton transfer processes. Two experimental methods which were newly developed for the spectroscopy of the size selected clusters and their ions were described. Trapped ion photodissociation spectroscopy revealed that chromophore alternation occurs in the cluster cations with various proton-accepting molecules, such as NH_3 and H_2O.The infrared spectroscopy combined with the ionization detection was applied to the spectra of the OH vibrations which characterized the neutral clusters of phenol with water. The spectroscopic evidence of the ion-pair form of the neutral cluster is presented and the possibility of the intracluster acid-base reaction is discussed. 2. The OH stretching vibrations of the phenol dimer and trimer prepared in supersonic jets have been observed by IR-UV double-resonance and stimulated Raman-UV double-resonance spectroscopies. In the trimer, all the three OH stretching vibrations showed large red shifts from that of bare phenol. Evidence of the cyclic structure was obtained from an intensity alternation between IR and Raman spectra and by the measurement of the Raman depolarization ratios. In the dimer, it was found that the IR intensity of the OH stretching vibration of the proton-donating phenol is 4 times larger than that of the proton-accepting phenol.
放電パルスノズルにより生成した反応中間体クラスターイオンのレーザー分光

前山俊彦

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 奨励研究(A)

Institution: 東北大学

1994 - 1994

More details Close

負イオン反応中間体クラスターに関する分光学的研究の緊急性から、それに適した装置開発に重点を置き、当初の計画とは多少異なる方法を用いた。通常の放電で発生する電子の運動エネルギーは電子付着を行うには大き過ぎるので、負イオンクラスターの高効率の生成は望めない。そこで、低速電子の発生による負イオンクラスター生成法が必要となったのである。具体的には、YAGレーザーの2倍波(532nm)をY_2O_3固体表面に照射したときに生じる低速光電子を超音速ジェット中の分子クラスターに付着させるという手法を採用した。生成した負イオンクラスターは、飛行時間質量分析により同定する。分光実験に先立ち、試作したクラスターイオン発生装置に対する性能検査の目的で、水、二硫化炭素、六フッ化硫黄等の試料を用い負イオンの生成を試みた。その結果、水の系では(H_2O)_n^-;n=2,6,7,...<30の生成が確認された。また、これらの水多量体負イオンにアルゴンが付着したクラスターの生成も観測された。さらに、二硫化炭素の系では(CS_2)_n^-;=1,2が生成し、六フッ化硫黄の系ではSF_6^-のみならず、解離性電子付着によるF^-やSF_4^-も検出された。しかし、これらのクラスターイオンの安定な生成が長時間持続せず、分光実験を行うには至っていない。現在までにその原因を究明するための試験的実験を行い、主としてY_2O_3表面の帯電であることを確認した。この点についての改良を施して、試験を行っている段階である。

Show all Show first 5

Social Activities 2

化学グランプリ2014

2014/07/01 - 2014/08/23

More details Close

二次選考実施委員
化学グランプリ2013

2013/07/30 - 2013/08/24

More details Close

２次選考における会場準備および試験監督