溶液中の分子軌道の形を判別する観測に世界で初めて成功
－放射光の軟X線の偏光特性を使って、溶液中の分子を直接観測－
報道発表資料
物質を構成する分子は、原子核と電子で構成されています。電子は原子核の正電荷に引き寄せられながらさまざまな形をした分子軌道に捕らえられています。たとえば、物性や化学結合に直接には寄与しない内殻電子の軌道は原子核近くに局在しています。化学結合や物性にかかわる価電子では、分子軌道は分子全体に広がっています。このような物質中での電子の状態と物質の性質を明らかにするために、気体分子や固体分子では、真空中で測定する手法を駆使して盛んに研究が行なわれてきました。ところが液体や溶液では、試料が真空中では蒸発してしまうことや、複数の分子が混在していて測定された信号を分離できないなどの理由から、電子の状態を実験的に観測する研究はあまり進んでいませんでした。
放射光科学総合研究センターの励起秩序研究チームらは、大型放射光施設SPring-8の偏光した軟Ｘ線を使って、溶液試料中の分子について分子軌道の形を判別する観測を行うことに世界で初めて成功しました。観測には、研究チームが開発した大気圧下の溶液試料で分子内の電子状態を直接観測することができる実験装置を用いました。
軟X線発光スペクトルを観測結果から、液体中の分子は常にランダムに流動していてもすべての分子軌道の形が乱されるわけではなく、今回測定された有機溶媒の中の酢酸では、溶媒の影響を受ける軌道と受けない軌道があることも分かりました。 この実験手法によって、今後、分子間の相互作用などの基礎研究だけでなく、キレート樹脂・分子認識樹脂などにおける金属イオンと分子の相互作用を電子状態変化の視点から詳細に調べる応用研究も可能になると期待できます。