PM2.5から光化学スモッグ原因物質が発生するメカニズムを解明～先端レーザー光源による大気汚染物質の循環過程解明への貢献～
【ポイント】
- 大気汚染物質PM2.5構成分子であるo-ニトロフェノールの光分解過程を初めて実時間観測。
- 研究チームが開発した独自の極端紫外フェムト秒光パルス光源の高い実用性を示す。
- o-ニトロフェノールの光分解メカニズムを量子化学計算に基づき同定。
【概要】
北海道大学大学院工学研究院の関川太郎准教授，同大学院理学研究院・同大学創成研究機構化学反応創成研究拠点（WPI-ICReDD）の武次徹也教授及びコペンハーゲン大学理学部（デンマーク）のOliver Schalk博士らの国際研究チームは，大気汚染物質PM2.5を構成する分子の一つであるo-ニトロフェノールへの光照射により亜硝酸が生成される過程を，極端紫外フェムト秒光パルス光源を用いて，光照射直後から亜硝酸が解離（生成）するまでをリアルタイムで観測し，約400フェムト秒後から解離し始めることを明らかにしました。
亜硝酸は大気中における光化学スモッグを引き起こす光化学オキシダント生成の原因物質の一つと考えられており，亜硝酸の由来に関心が持たれています。一方，ニトロフェノール類は化石燃料の燃焼により大気中に放出され，PM2.5などの大気中微粒子として存在します。本研究により，o-ニトロフェノールに太陽光が照射されることが亜硝酸生成の直接要因の一つであることが明らかになりました。
亜硝酸生成の観測は，研究チームが開発した独自の極端紫外フェムト秒光パルス光源により初めて可能となり，同光源の高い実用性を示しています。また，o-ニトロフェノールから亜硝酸が生成される光分解メカニズムは，高精度の量子化学計算と測定結果を比較することで同定しました。
なお，本研究成果は，2021年1月4日（月）公開のJournal of Physical Chemistry Letters誌に掲載されました。
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