水の赤外光物性を定量的に計算可能な手法を開発

～地球大気や星間空間の水の構造解明に貢献～

2025（令和7）年12月10日
東京大学
埼玉大学
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

水や氷の赤外光物性を定量的に計算できる手法の開発に成功。
微粒子や薄膜など界面が重要となるナノサイズの水・氷の赤外スペクトルが予測可能に。
地球や宇宙に存在する液滴、氷微粒子の構造を理解するための手法として期待。

東京大学 大学院総合文化研究科の持田 偉行 フィッチ 大学院生、羽馬 哲也 准教授、埼玉大学 大学院理工学研究科 応用化学プログラムの高山 哲侑 大学院生、山口 祥一 教授らの研究グループは、量子古典混合法と呼ばれる理論計算手法を用いて、水の赤外光物性（赤外光を照射した際に見られる特徴的な性質、ここでは特に複素屈折率や吸収断面積など）を定量的に計算する方法を新たに開発しました。
本計算手法を用いることで、界面の影響を考慮する難しさからこれまで困難であった水の微粒子や薄膜の赤外スペクトルを理論的に予測することが可能になり、その構造について分子レベルで明らかにすることができます。水や氷の微粒子は、地球の雲粒子や宇宙の氷星間塵（ひょうせいかんじん／こおりせいかんじん）など自然界に豊富に存在します。また雲粒子や氷星間塵の模擬物質として水や氷の薄膜を用いた実験研究が現在活発に行われています。
本研究成果によって、水や氷の微粒子・薄膜の構造と物性について大きく理解が進み、地球科学や天文学に貢献することが期待されます。
本研究成果は、2025年12月10日（現地時間）に、「The Journal of Physical Chemistry Letters」に掲載されました。
本研究は、科学技術振興機構（JST） 創発的研究支援事業（課題番号：JPMJFR231J）、日本学術振興会（JSPS） 科研費「基盤研究（A）（課題番号：JP24H00264）」の支援により実施されました。

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（633KB）

＜論文タイトル＞

“An extended mixed quantum/classical approach for quantitative calculation of complex refractive index”

DOI：10.1021/acs.jpclett.5c02887

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