光解離により生成した鉄を含むラジカル種の

赤外ダイオードレーザー分光

量子化学研究室　陶山真吾？

Fe(NO)2

Fe原子の 3d電子によって複雑な電子状態を持つ

Fe(NO)2 の DFT計算・ L. Andrews and M. Zhou, J. Chem.

Phys.A., (2000)

→　非直線構造

Fe-NO:直線構造（ 2i ）

Fe-(CO)2:直線構造（ 3g

）

Fe-CO:直線構造（ 3 ）

Gas phase での測定

Fe(NO)2 も直線構造？（ 1g

+ ）

11

(BP86/6-311+G*)

Fe(NO)2のスペクトル

Fe(NO)2 の高分解能による測定を行う。

Fe(NO)2 を時間分解赤外ダイオードレーザー分光法により検出し、分子構造や電子状態の知見を得る

研究の目的

NO対称伸縮振動 )

　　 =1810.8cm-1

3NO逆対称伸縮振動 )

　　 =1744.6cm-1

Fe rod laser ablation+Ne matrix

L. Andrews and M. Zhou, J. Chem. Phys.A., (2000)

Fe(NO)2 の電子状態や分子構造

高分解能での測定が必要

の強度が非常に小さい (: 3=1:10)

D.L.

S.D.

Pump

Computer

実験

Amp.Detector

Fe(CO)2(NO)2

Ar Ar

P.D.

Trigger : 50 Hz

30 mTorr

800 mTorr

Excimer Laser

Fe(NO)2

Fe(CO)2(NO)2 Fe(NO)2 h

KrF 248 nm or XeF 351 nm

結果

観測されたスペクトル

(a)に現れた吸収線→ Fe(NO)2 と Fe(CO)(NO)

(b)に現れた吸収線→ Fe(NO)2 のみ

と考えられる。

0.10 cm-1 間隔

0.12 cm-1 間隔

Fe(NO)2 の分子構造

A = 0.2471cm-1

B = 0.0877cm-1

C = 0.0647cm-1

B = 0.0516cm-1

非直線分子の場合

直線分子の場合

B + C = 0.1524cm-1

2B = 0.1032cm-

1

50%異なる

直線、または折れ曲がり角度が浅いことを示している

K=0

K=1

K=2〜10

K=0

K=1

K=2〜10

K=0

K=1

K=2〜10

Fe(NO)2の分子構造 ・スペクトルパターンの比較 :

直線の場合 非直線の場合

→ Fe(NO)2 が非直線分子でないことを示している

非直線分子に見られる K構造が観測されていない

B + C = 0.1524cm-1

2B = 0.1032cm-

1

スペクトルの K構造

N 核、 O 核の核スピンによる

強度交代の観測が必要

1749.5

1749.6

1749.7

1749.8

1749.9

1750 1749.5

1749.6

1749.7

1749.8

1749.9

1750

核スピンに関して

J e v r ns Spin-weight

evens s

s s s 6

odd a a s 3

基底状態の波動関数の対称性電子状態 :1g

+

Fe(NO)2 が直線構造の場合：

吸収線に 6:3の強度交代が見られる

N 原子の核スピン = 1O 原子の核スピン = 0 Nと Oは Bose粒

子

⇒Fe(NO)2 は直線型分子、

　もしくは N-Fe-N間が浅く曲がった構造

Fe(NO)2 の分子構造

s:対称

　→ 6個

a:反対称

　→ 3個

J: 回転の角運動量

3　　　 :　　 6　　　 :　 　 3

結論

・ Fe(NO)2分子を Fe(CO)2(NO)2の光解離により生成し、 赤外ダイオードレーザー分光法により検出した。

・得られたスペクトルの構造とスピン交代から、 Fe(NO)2は

直線型分子、もしくは N-Fe-N 間が浅く曲がった構造であることがわかった。

・ KrFと XeFの二種類の紫外光による実験を行い、 KrFエキシマーレーザーを用いた測定では、 Fe(CO)(NO) が同時に生成していると思われる。