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J-GLOBAL ID：201502209435972485   整理番号：15A1224989

宇宙物理氷類縁体における反応およびスペクトルのモデリングのための量子化学プロトコル 氷粒床中のC⁺+H₂O反応の難題

Quantum chemical protocols for modeling reactions and spectra in astrophysical ice analogs: the challenging case of the C⁺ + H₂O reaction in icy grain mantles

著者 (1件)： WOON David E. (Dep. of Chemistry, Univ. of Illinois at Urbana-Champaign, Box 92-6, CLSL, 600 S. Mathews, Urbana, IL 61801, USA. ...)
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 17  号： 43  ページ： 28705-28718  発行年： 2015年11月21日 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 超低温星間媒質中の耐火性塵粒子にまたは原始惑星系円盤中の雪線を超えて増大する氷粒床は不均一系化学のための微小インキュベータとして作用する。氷床化学はこれらの環境において起る気相化学と著しく異なる可能性があり,多くの場合にもっと豊かである。氷およびその化学のモデリングは量子理論による方法にとって難題であるが,理論は実験で実現することが難しいこれらの系への理解にとって有望である。密度汎関数理論(DFT)はその有利な拡張性によって氷粒床中の反応のモデリングに主に使用されるがDFTにはこの課題へのその信頼性を損なう危険性のある限界がある。本研究においては反応性相互作用と非反応性足場相互作用との両方を含む氷床化学が依拠する基本的相互作用に関してDFTによる方法が実験結果またはもっと高いレベルの理論的結果を再現することができる度合を特定するための基本プロトコルを提案した。本研究の例題はC⁺とH₂Oとの反応であり,定常点についての気相相対エネルギーの予測において方法論による顕著な差(H₂OC⁺中間体のC-O結合エネルギーで約10kcalmol^-1)が見いだされ,翻って氷表面におけるC⁺+H₂O反応を取扱う上で使用可能かどうか疑問であった。しかし,注意深い探索によると小相関整合基底関数系を有するB3LYPは実在の可能性の高い化学経路の特定を正当化するのに十分信頼性高い性能を示した。この化学経路において支配的な生成物はそれぞれ中性HOCおよびCO^-アニオンプラス1個および2個のH₃O⁺カチオンであることが見いだされた。これらの経路を検証または否定するために使用されると考えられる振動スペクトルおよび電子スペクトルの予測結果を報告した。後者は時間依存性DFTによって計算した。結論をMcBrideおよび共同研究者による最近の同様な研究(J.Phys.Chem.A,Vol.118,6991(2014))の結論と比較した。Copyright 2015 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： *氷 ,  *粒子 ,  *モデリング ,  炭素 ,  カチオン ,  水 ,  氷床 ,  *振動スペクトル ,  *電子スペクトル ,  密度汎関数法 ,  *星間物質
準シソーラス用語： 氷粒子

分類 (3件)： 有機化合物の赤外スペクトル及びRaman散乱,Ramanスペクトル  (BM08064T) ,  固-気界面一般  (CB12041H) ,  星雲  (DB06000W)

タイトルに関連する用語 (9件)： 宇宙物理 ,  氷 ,  類縁体 ,  スペクトル ,  モデリング ,  量子化学 ,  プロトコル ,  氷粒 ,  床