研究者基本情報

• 博士(理学)

• https://researchmap.jp/read0052174

• https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=200901019614374455
• https://orcid.org/0000-0001-8408-2872
• http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/index.html

• https://orcid.org/0000-0001-8408-2872

• A-7451-2012

• 200901019614374455

• 原子・分子
• 星間物質
• 低温表面反応
• atoms & molecules
• ice surface
• Astrochemistry

• 自然科学一般, 宇宙惑星科学
• 自然科学一般, 半導体、光物性、原子物理

• 修士課程, 理学院
• 博士課程, 理学院

研究活動情報

• 2020年04月, 令和2年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞 研究部門

• Negative charge delivery in ice via proton-hole transfer
  Tsuge Masashi; Kitajima Kensei; Watanabe Naoki
  JSAP Review, 2026, n/a, The Japan Society of Applied Physics, 2026年
  英語, Water ice has been regarded as a “p-type semiconductor,” with the excess protons in ice serving as the positive charge carrier. Although ice is considered to be an insulator at very low temperatures, we recently found that ice has electrical conductivity via negative charge delivery even at temperatures around 10 K when simultaneously irradiated with ultraviolet photons and electrons, indicating that ice serves as an “n-type semiconductor” as well. Based on experimental and theoretical investigations, we propose that the carrier of the negative charge conductivity is the OH⁻ ion, called the proton-hole, and OH⁻ moves toward the interior of ice by repeated proton abstractions from neighboring H₂O molecules, namely the proton-hole transfer mechanism.
• Methylamine Formation on Amorphous Solid Water via the Diffusive CH ₃ + NH ₂ Reaction as Investigated by the Cs ⁺ Ion Pickup Method
  Arisa Iguchi; Masashi Tsuge; Hiroshi Hidaka; Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe
  ACS Earth and Space Chemistry, American Chemical Society (ACS), 2025年11月20日
  研究論文（学術雑誌）
• Formation of Unsaturated Carbon Chains through Carbon Chemisorption on Solid CO
  Masashi Tsuge; Germán Molpeceres; Ryota Ichimura; Hideko Nomura; Kenji Furuya; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 993, 2, 177, 177, American Astronomical Society, 2025年10月31日
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  The interaction of carbon atoms with solid carbon monoxide (CO) is a fundamental process in astrochemistry, influencing the formation of complex organic molecules in interstellar environments. This study investigates the adsorption and reaction mechanisms of carbon atoms on solid CO under cryogenic conditions, employing a combination of experimental techniques, including the combination of photostimulated desorption and resonance-enhanced multiphoton ionization and infrared spectroscopy, alongside quantum chemical calculations. The results reveal the formation of oxygenated carbon chains, such as CCO, C ₃ O ₂ , and C ₅ O ₂ , as well as CO ₂ . The findings highlight the role of chemisorption and subsequent reactions in driving molecular complexity on solid CO, with implications for the chemical evolution of interstellar ices and the potential formation of prebiotic molecules.
• Hydrogenation of HOCO and formation of interstellar CO2: A not so straightforward relation
  Germán Molpeceres; Joan Enrique-Romero; Atsuki Ishibashi; Yasuhiro Oba; Hiroshi Hidaka; Thanja Lamberts; Yuri Aikawa; Naoki Watanabe
  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP), 2025年03月05日
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  Carbon dioxide (CO2) is one of the most important interstellar molecules. While it is considered that it forms on the surface of interstellar dust grains, the exact contribution of different chemical mechanisms is still poorly constrained. Traditionally it is deemed that the CO + OH reaction occurring on top of ices is the main reaction path for its formation. Recent investigations showed that in reality the reaction presents a more complex mechanism, requiring an additional H-abstraction step. Building on our previous works, we carried out a detailed investigation of such H abstraction reactions with the hydrogen atom as a reactant for the abstraction reaction. We found an unconventional chemistry for this reaction, markedly depending on the isomeric form of the HOCO radical prior to reaction. The favored reactions are t-HOCO + H $\longrightarrow$ CO + H2O, c-HOCO + H $\longrightarrow$ CO2 + H2 and t/c-HOCO + H $\longrightarrow$ c/t-HCOOH. We estimate bounds for the rate constants of the less favored reaction channels, t-HOCO + H $\longrightarrow$ CO2 + H and c-HOCO + H $\longrightarrow$ CO + H2O, to be approximately 104 − 6 s−1. However, these estimates should be interpreted cautiously due to the significant role of quantum tunneling in these reactions and the complex electronic structure of the involved molecules, which complicates their study. Our findings underscore the need for detailed investigation into the chemistry of interstellar CO2 and pave the way for a reevaluation of its primary formation mechanisms in the interstellar medium.
• Evidence for Jet/Outflow Shocks Heating the Environment around the Class I Protostellar Source Elias 29: FAUST XXI
  Yoko Oya; Eri Saiga; Anna Miotello; Maria Koutoulaki; Doug Johnstone; Cecilia Ceccarelli; Claire J. Chandler; Claudio Codella; Nami Sakai; Eleonora Bianchi; Mathilde Bouvier; Steven Charnley; Nicolas Cuello; Marta De Simone; Logan Francis; Tomoyuki Hanawa; Izaskun Jiménez-Serra; Laurent Loinard; Francois Menard; Giovanni Sabatini; Charlotte Vastel; Ziwei Zhang; Yuri Aikawa; Felipe O. Alves; Nadia Balucani; Gemma Busquet; Paola Caselli; Emmanuel Caux; Spandan Choudhury; Francois Dulieu; Aurora Durán; Lucy Evans; Davide Fedele; Siyi Feng; Francesco Fontani; Tetsuya Hama; Eric Herbst; Shingo Hirano; Tomoya Hirota; Andrea Isella; Claudine Kahane; Bertrand Lefloch; Romane Le Gal; Hauyu Baobab Liu; Ana López-Sepulcre; Luke T. Maud; María José Maureira; Seyma Mercimek; George Moellenbrock; Shoji Mori; Hideko Nomura; Yasuhiro Oba; Ross O’Donoghue; Satoshi Ohashi; Yuki Okoda; Juan Ospina-Zamudio; Jaime Pineda; Linda Podio; Albert Rimola; Takeshi Sakai; Dominique Segura-Cox; Yancy Shirley; Brian Svoboda; Leonardo Testi; Serena Viti; Naoki Watanabe; Yoshimasa Watanabe; Yichen Zhang; Satoshi Yamamoto
  The Astrophysical Journal, 980, 2, 263, 263, American Astronomical Society, 2025年02月20日
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  We have observed the late Class I protostellar source Elias 29 at a spatial resolution of 70 au with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array as part of the FAUST Large Program. We focus on the line emission of SO, while that of ³⁴SO, C¹⁸O, CS, SiO, H¹³CO⁺, and DCO⁺ are used supplementarily. The spatial distribution of the SO rotational temperature (T _rot(SO)) is evaluated by using the intensity ratio of its two rotational excitation lines. Besides in the vicinity of the protostar, two hot spots are found at a distance of 500 au from the protostar; T _rot(SO) locally rises to 53 K at the interaction point of the outflow and the southern ridge, and 72 K within the southeastern outflow probably due to a jet-driven bow shock. However, the SiO emission is not detected at these hot spots. It is likely that active gas accretion through the disk-like structure and onto the protostar still continues even at this evolved protostellar stage, at least sporadically, considering the outflow/jet activities and the possible infall motion previously reported. Interestingly, T _rot(SO) is as high as 20–30 K even within the quiescent part of the southern ridge apart from the protostar by 500–1000 au without clear kinematic indication of current outflow/jet interactions. Such a warm condition is also supported by the low deuterium fractionation ratio of HCO⁺ estimated by using the H¹³CO⁺ and DCO⁺ lines. The B-type star HD147889 ∼0.5 pc away from Elias 29, previously suggested as a heating source for this region, is likely responsible for the warm condition of Elias 29.
• Chemical Pathways of SO2 with Hydrogen Atoms on Interstellar Ice Analogues
  Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; W. M. C. Sameera; Kenji Furuya; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 2024年12月01日
  研究論文（学術雑誌）
• Signature of Proton-Hole Transfer in Hydrogen-Bonded Solids at 10 K
  Kensei Kitajima; Yoichi Nakai; Masashi Tsuge; Naoki Watanabe
  Journal of Physical Chemistry Letters, 15, 47, 11701, 11708, 2024年11月28日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Methane Formation Efficiency on Icy Grains: Role of Adsorption States
  Masashi Tsuge; Germán Molpeceres; Yuri Aikawa; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 973, 2, 80, 80, American Astronomical Society, 2024年09月20日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  Methane (CH₄) is one of the major components of the icy mantle of cosmic dust prevalent in cold, dense regions of interstellar media, playing an important role in the synthesis of complex organic molecules and prebiotic molecules. Solid CH₄ is considered to be formed via the successive hydrogenation of C atoms accreting onto dust: C + 4H → CH₄. However, most astrochemical models assume this reaction on the ice mantles of dust to be barrierless and efficient, without considering the states of adsorption. Recently, we found that C atoms exist in either the physisorbed or chemisorbed state on compact amorphous solid water, which is analogous to an interstellar ice mantle. These distinct adsorption states considerably affect the hydrogenation reactivity of the C atom. Herein, we elucidate the reactivities of physisorbed and chemisorbed C atoms with H atoms via sequential deposition and codeposition processes. The results indicate that only physisorbed C atoms can produce CH₄ on ice. Combining this finding with a previous estimate for the fraction of physisorbed C atoms on ice, we determined the upper limit for the conversion of C atoms into CH₄ to be 30%.
• Photodesorption efficiency of OH radical on the ice surface in the wavelength range from ultraviolet to visible
  Ni-En Sie; Masashi Tsuge; Yoichi Nakai; Naoki Watanabe
  Chemical Physics Letters, 848, 141384, 141384, Elsevier BV, 2024年08月, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Multiple chemical tracers finally unveil the intricate NGC 1333 IRAS 4A outflow system. FAUST XVI
  Layal Chahine; Cecilia Ceccarelli; Marta De Simone; Claire J Chandler; Claudio Codella; Linda Podio; Ana López-Sepulcre; Nami Sakai; Laurent Loinard; Mathilde Bouvier; Paola Caselli; Charlotte Vastel; Eleonora Bianchi; Nicolás Cuello; Francesco Fontani; Doug Johnstone; Giovanni Sabatini; Tomoyuki Hanawa; Ziwei E Zhang; Yuri Aikawa; Gemma Busquet; Emmanuel Caux; Aurore Durán; Eric Herbst; François Ménard; Dominique Segura-Cox; Brian Svodoba; Nadia Balucani; Steven Charnley; François Dulieu; Lucy Evans; Davide Fedele; Siyi Feng; Tetsuya Hama; Tomoya Hirota; Andrea Isella; Izaskun Jímenez-Serra; Bertrand Lefloch; Luke T Maud; María José Maureira; Anna Miotello; George Moellenbrock; Hideko Nomura; Yasuhiro Oba; Satoshi Ohashi; Yuki Okoda; Yoko Oya; Jaime Pineda; Albert Rimola; Takeshi Sakai; Yancy Shirley; Leonardo Testi; Serena Viti; Naoki Watanabe; Yoshimasa Watanabe; Yichen Zhang; Satoshi Yamamoto
  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP), 2024年05月23日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  The exploration of outflows in protobinary systems presents a challenging yet crucial endeavour, offering valuable insights into the dynamic interplay between protostars and their evolution. In this study, we examine the morphology and dynamics of jets and outflows within the IRAS 4A protobinary system. This analysis is based on ALMA observations of SiO(5–4), H2CO(30, 3–20, 3), and HDCO(41, 4–31, 3) with a spatial resolution of ∼150 au. Leveraging an astrochemical approach involving the use of diverse tracers beyond traditional ones has enabled the identification of novel features and a comprehensive understanding of the broader outflow dynamics. Our analysis reveals the presence of two jets in the redshifted emission, emanating from IRAS 4A1 and IRAS 4A2, respectively. Furthermore, we identify four distinct outflows in the region for the first time, with each protostar, 4A1 and 4A2, contributing to two of them. We characterise the morphology and orientation of each outflow, challenging previous suggestions of bends in their trajectories. The outflow cavities of IRAS 4A1 exhibit extensions of 10″ and 13″ with position angles (PA) of 0○ and -12○, respectively, while those of IRAS 4A2 are more extended, spanning 18″ and 25″ with PAs of 29○ and 26○. We propose that the misalignment of the cavities is due to a jet precession in each protostar, a notion supported by the observation that the more extended cavities of the same source exhibit lower velocities, indicating they may stem from older ejection events.
• Carbon Atom Condensation on NH₃–H₂O Ices. An Alternative Pathway to Interstellar Methanimine and Methylamine
  Germán Molpeceres; Masashi Tsuge; Kenji Furuya; Naoki Watanabe; David San Andrés; Víctor M. Rivilla; Laura Colzi; Yuri Aikawa
  The Journal of Physical Chemistry A, American Chemical Society (ACS), 2024年05月06日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• FAUST
  G. Sabatini; L. Podio; C. Codella; Y. Watanabe; M. De Simone; E. Bianchi; C. Ceccarelli; C. J. Chandler; N. Sakai; B. Svoboda; L. Testi; Y. Aikawa; N. Balucani; M. Bouvier; P. Caselli; E. Caux; L. Chahine; S. Charnley; N. Cuello; F. Dulieu; L. Evans; D. Fedele; S. Feng; F. Fontani; T. Hama; T. Hanawa; E. Herbst; T. Hirota; A. Isella; I. Jímenez-Serra; D. Johnstone; B. Lefloch; R. Le Gal; L. Loinard; H. B. Liu; A. López-Sepulcre; L. T. Maud; M. J. Maureira; F. Menard; A. Miotello; G. Moellenbrock; H. Nomura; Y. Oba; S. Ohashi; Y. Okoda; Y. Oya; J. Pineda; A. Rimola; T. Sakai; D. Segura-Cox; Y. Shirley; C. Vastel; S. Viti; N. Watanabe; Y. Zhang; Z. E. Zhang; S. Yamamoto
  Astronomy & Astrophysics, 684, L12, L12, EDP Sciences, 2024年04月10日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Context. The origin of the chemical diversity observed around low-mass protostars probably resides in the earliest history of these systems.
  
  Aims. We aim to investigate the impact of protostellar feedback on the chemistry and grain growth in the circumstellar medium of multiple stellar systems.
  
  Methods. In the context of the ALMA Large Program FAUST, we present high-resolution (50 au) observations of CH₃OH, H₂CO, and SiO and continuum emission at 1.3 mm and 3 mm towards the Corona Australis star cluster.
  
  Results. Methanol emission reveals an arc-like structure at ∼1800 au from the protostellar system IRS7B along the direction perpendicular to the major axis of the disc. The arc is located at the edge of two elongated continuum structures that define a cone emerging from IRS7B. The region inside the cone is probed by H₂CO, while the eastern wall of the arc shows bright emission in SiO, a typical shock tracer. Taking into account the association with a previously detected radio jet imaged with JVLA at 6 cm, the molecular arc reveals for the first time a bow shock driven by IRS7B and a two-sided dust cavity opened by the mass-loss process. For each cavity wall, we derive an average H₂ column density of ∼7 × 10²¹ cm⁻², a mass of ∼9 × 10⁻³ M_⊙, and a lower limit on the dust spectral index of 1.4.
  
  Conclusions. These observations provide the first evidence of a shock and a conical dust cavity opened by the jet driven by IRS7B, with important implications for the chemical enrichment and grain growth in the envelope of Solar System analogues.
• Determination of the Branching Ratio of CH3OH + OH Reaction on Water Ice Surface at 10 K
  Atsuki Ishibashi; Hiroshi Hidaka; W. M. C. Sameera; Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 2024年01月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Surface diffusion of carbon atoms as a driver of interstellar organic chemistry
  Masashi Tsuge; Germán Molpeceres; Yuri Aikawa; Naoki Watanabe
  Nature Astronomy, SPRINGER NATURE, 2023年09月14日, ［査読有り］, ［国際誌］
  研究論文（学術雑誌）, Many interstellar complex organic molecules (COMs) are believed to be produced on the surfaces of icy grains at low temperatures. Atomic carbon is considered responsible for the skeletal evolution processes, such as C–C bond formation, via insertion or addition reactions. Before reactions, C atoms must diffuse on the surface to encounter reaction partners; therefore, information on their diffusion process is critically important for evaluating the role of C atoms in the formation of COMs. In situ detection of C atoms on ice was achieved by a combination of photostimulated desorption and resonance-enhanced multiphoton ionization methods. We found that C atoms weakly bound to the ice surface diffused above approximately 30 K and produced C2 molecules. The activation energy for C-atom surface diffusion was experimentally determined to be 88 meV (1,020 K), indicating that the diffusive reaction of C atoms is activated at approximately 22 K on interstellar ice. The facile diffusion of C atoms at temperatures above 22 K on interstellar ice opens a previously overlooked chemical regime where the increase in complexity of COMs is driven by C atoms. Carbon addition chemistry can be an alternative source of chemical complexity in translucent clouds and protoplanetary disks with crucial implications in our current understanding on the origin and evolution of organic chemistry in our Universe.
• Methanol Formation through Reaction of Low-energy CH3 + Ions with an Amorphous Solid Water Surface at Low Temperature
  Y. Nakai; W. M. C. Sameera; K. Furuya; H. Hidaka; A. Ishibashi; N. Watanabe
  The Astrophysical Journal, 2023年08月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Radical reactions on interstellar icy dust grains: Experimental investigations of elementary processes
  Masashi TSUGE; Naoki WATANABE
  Proceedings of the Japan Academy, Series B, 99, 4, 103, 130, Japan Academy, 2023年04月28日, ［査読有り］, ［招待有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Surface Reaction of Methyl Mercaptan (CH3SH) with Hydrogen Atoms on Amorphous Solid Water
  Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; W. M. C. Sameera; Kenji Furuya; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 2023年02月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• A systematic mechanistic survey on the reactions between OH radical and CH₃OH on ice
  W. M. C. Sameera; Avon P. Jayaweera; Atsuki Ishibashi; Hiroshi Hidaka; Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe
  Faraday Discussions, 245, 508, 518, Royal Society of Chemistry (RSC), 2023年, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Our systematic computational study suggests that the nature of the binding site or the reaction site has a significant effect on the computed binding energies or reaction barriers.
• Direct Determination of the Activation Energy for Diffusion of OH Radicals on Water Ice
  A. Miyazaki; M. Tsuge; H. Hidaka; Y. Nakai; N. Watanabe
  The Astrophysical Journal Letters, 940, 1, L2, L2, American Astronomical Society, 2022年11月14日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  Using a combination of photostimulated desorption and resonance-enhanced multiphoton ionization methods, the behaviors of OH radicals on the surface of an interstellar ice analog were monitored at temperatures between 54 and 80 K. The OH number density on the surface of ultraviolet-irradiated compact amorphous solid water gradually decreased at temperatures above 60 K. Analyzing the temperature dependence of OH intensities with the Arrhenius equation, the decrease can be explained by the recombination of two OH radicals, which is rate-limited by thermal diffusion of OH. The activation energy for surface diffusion was experimentally determined for the first time to be 0.14 ± 0.01 eV, which is larger than or equivalent to those assumed in theoretical models. This value implies that the diffusive reaction of OH radicals starts to be activated at approximately 36 K on interstellar ice.
• Chiral Ice Crystals in Space
  Akira Kouchi; Takashi Shimonishi; Tomoya Yamazaki; Masashi Tsuge; Naoki Nakatani; Kenji Furuya; Hiromasa Niinomi; Yasuhiro Oba; Tetsuya Hama; Hiroyasu Katsuno; Naoki Watanabe; Yuki Kimura
  Chirality - New Insights [Working Title], IntechOpen, 2022年08月22日
  論文集(書籍)内論文, We observed the formation of CO, CH3OH, and H2O ices using a cryogenic transmission electron microscope, to determine if chiral ice crystals could form under the conditions of interstellar molecular clouds and young stellar objects (protoplanetary disks) and to clarify the crystalline structure of these ices. Our results suggest that the following ice crystals are chiral: crystalline CO (α-CO) formed on amorphous H2O (a-H2O) grains in a 10-K molecular cloud, crystalline CH3OH formed by the heating of amorphous CH3OH on a-H2O grains at 40–60 K in young stellar objects, and several polymorphs of hydrogen-ordered cubic ice crystals formed by the heating of a-H2O at 80–100 K and direct condensation at 120–140 K in protoplanetary disks. We also investigated candidates for other chiral ices using published data. We found that NH3 I and NH3·H2O I are chiral at low temperature and pressure conditions. If one-handed circularly polarized light is irradiated during the nucleation of these chiral ice crystals, homochiral crystals can be formed. These results have important implications for the origin of interstellar organic molecule homochirality.
• Diffusion Activation Energy and Desorption Activation Energy for Astrochemically Relevant Species on Water Ice Show No Clear Relation
  Kenji Furuya; Tetsuya Hama; Yasuhiro Oba; Akira Kouchi; Naoki Watanabe; Yuri Aikawa
  The Astrophysical Journal Letters, 2022年07月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Chemical and Physical Characterization of the Isolated Protostellar Source CB68: FAUST IV
  Muneaki Imai; Yoko Oya; Brian Svoboda; Hauyu Baobab Liu; Bertrand Lefloch; Serena Viti; Yichen Zhang; Cecilia Ceccarelli; Claudio Codella; Claire J. Chandler; Nami Sakai; Yuri Aikawa; Felipe O. Alves; Nadia Balucani; Eleonora Bianchi; Mathilde Bouvier; Gemma Busquet; Paola Caselli; Emmanuel Caux; Steven Charnley; Spandan Choudhury; Nicolas Cuello; Marta De Simone; Francois Dulieu; Aurora Durán; Lucy Evans; Cécile Favre; Davide Fedele; Siyi Feng; Francesco Fontani; Logan Francis; Tetsuya Hama; Tomoyuki Hanawa; Eric Herbst; Shingo Hirano; Tomoya Hirota; Andrea Isella; Izaskun Jímenez-Serra; Doug Johnstone; Claudine Kahane; Romane Le Gal; Laurent Loinard; Ana López-Sepulcre; Luke T. Maud; María José Maureira; Francois Menard; Seyma Mercimek; Anna Miotello; George Moellenbrock; Shoji Mori; Nadia M. Murillo; Riouhei Nakatani; Hideko Nomura; Yasuhiro Oba; Ross O’Donoghue; Satoshi Ohashi; Yuki Okoda; Juan Ospina-Zamudio; Jaime Pineda; Linda Podio; Albert Rimola; Takeshi Sakai; Dominique Segura-Cox; Yancy Shirley; Vianney Taquet; Leonardo Testi; Charlotte Vastel; Naoki Watanabe; Yoshimasa Watanabe; Arezu Witzel; Ci Xue; Bo Zhao; Satoshi Yamamoto
  The Astrophysical Journal, 934, 1, 70, 70, American Astronomical Society, 2022年07月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  The chemical diversity of low-mass protostellar sources has so far been recognized, and environmental effects are invoked as its origin. In this context, observations of isolated protostellar sources without the influence of nearby objects are of particular importance. Here, we report the chemical and physical structures of the low-mass Class 0 protostellar source IRAS 16544−1604 in the Bok globule CB 68, based on 1.3 mm Atacama Large Millimeter/submillimeter Array observations at a spatial resolution of ∼70 au that were conducted as part of the large program FAUST. Three interstellar saturated complex organic molecules (iCOMs), CH₃OH, HCOOCH₃, and CH₃OCH₃, are detected toward the protostar. The rotation temperature and the emitting region size for CH₃OH are derived to be 131 ± 11 K and ∼10 au, respectively. The detection of iCOMs in close proximity to the protostar indicates that CB 68 harbors a hot corino. The kinematic structure of the C¹⁸O, CH₃OH, and OCS lines is explained by an infalling–rotating envelope model, and the protostellar mass and the radius of the centrifugal barrier are estimated to be 0.08–0.30 M_⊙ and <30 au, respectively. The small radius of the centrifugal barrier seems to be related to the small emitting region of iCOMs. In addition, we detect emission lines of c-C₃H₂ and CCH associated with the protostar, revealing a warm carbon-chain chemistry on a 1000 au scale. We therefore find that the chemical structure of CB 68 is described by a hybrid chemistry. The molecular abundances are discussed in comparison with those in other hot corino sources and reported chemical models.
• Penetration of Nonenergetic Hydrogen Atoms into Amorphous Solid Water and their Reaction with Embedded Benzene and Naphthalene
  Masashi Tsuge; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 933, 2, 138, 138, American Astronomical Society, 2022年07月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Abstract
  
  Chemical processes on the surface of icy grains play an important role in the chemical evolution in molecular clouds. In particular, reactions involving nonenergetic hydrogen atoms accreted from the gaseous phase have been extensively studied. These reactions are believed to effectively proceed only on the surface of the icy grains; thus, molecules embedded in the ice mantle are not considered to react with hydrogen atoms. Recently, Tsuge et al. suggested that nonenergetic hydrogen atoms can react with CO molecules even in ice mantles via diffusive hydrogenation. This investigation was extended to benzene and naphthalene molecules embedded in amorphous solid water (ASW) in the present study, which revealed that a portion of these molecules could be fully hydrogenated in astrophysical environments. The penetration depths of nonenergetic hydrogen atoms into porous and nonporous ASW were determined using benzene molecules to be >50 and ∼10 monolayers, respectively (1 monolayer ≈ 0.3 nm).
• Modelling the Radical Chemistry on Ice Surfaces: An Integrated Quantum Chemical and Experimental Approach
  W. M. C. Sameera; Bethmini Senevirathne; Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; Atsuki Ishibashi; Masashi Tsuge; Hiroshi Hidaka; Naoki Watanabe
  Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 9, Frontiers Media SA, 2022年05月30日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, Heterogeneous radical processes on ice surfaces play a vital role in the formation of building blocks of the biologically relevant molecules in space. Therefore, quantitative mechanistic details of the radical binding and radical reactions on ices are crucial in rationalizing the chemical evolution in the Universe. The radical chemistry on ice surfaces was explored at low temperatures by combining quantum chemical calculations and laboratory experiments. A range of binding energies was observed for OH, HCO, CH₃, and CH₃O radicals binding on ices. Computed reaction paths of the radical reactions on ices, OCS + H and PH₃ + D, explained the experimentally observed products. In both radical reactions, quantum tunnelling plays a key role in achieving the reactions at low temperatures. Our findings give quantitative insights into radical chemistry on ice surfaces in interstellar space and the planetary atmospheres.
• Misaligned Rotations of the Envelope, Outflow, and Disks in the Multiple Protostellar System of VLA 1623–2417: FAUST. III
  Satoshi Ohashi; Claudio Codella; Nami Sakai; Claire J. Chandler; Cecilia Ceccarelli; Felipe Alves; Davide Fedele; Tomoyuki Hanawa; Aurora Durán; Cécile Favre; Ana López-Sepulcre; Laurent Loinard; Seyma Mercimek; Nadia M. Murillo; Linda Podio; Yichen Zhang; Yuri Aikawa; Nadia Balucani; Eleonora Bianchi; Mathilde Bouvier; Gemma Busquet; Paola Caselli; Emmanuel Caux; Steven Charnley; Spandan Choudhury; Nicolas Cuello; Marta De Simone; Francois Dulieu; Lucy Evans; Siyi Feng; Francesco Fontani; Logan Francis; Tetsuya Hama; Eric Herbst; Shingo Hirano; Tomoya Hirota; Muneaki Imai; Andrea Isella; Izaskun Jímenez-Serra; Doug Johnstone; Claudine Kahane; Romane Le Gal; Bertrand Lefloch; Luke T. Maud; Maria Jose Maureira; Francois Menard; Anna Miotello; George Moellenbrock; Shoji Mori; Riouhei Nakatani; Hideko Nomura; Yasuhiro Oba; Ross O’Donoghue; Yuki Okoda; Juan Ospina-Zamudio; Yoko Oya; Jaime Pineda; Albert Rimola; Takeshi Sakai; Dominique Segura-Cox; Yancy Shirley; Brian Svoboda; Vianney Taquet; Leonardo Testi; Charlotte Vastel; Serena Viti; Naoki Watanabe; Yoshimasa Watanabe; Arezu Witzel; Ci Xue; Bo Zhao; Satoshi Yamamoto
  The Astrophysical Journal, 927, 1, 54, 54, American Astronomical Society, 2022年03月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）,
  We report a study of the low-mass Class 0 multiple system VLA 1623AB in the Ophiuchus star-forming region, using H¹³CO⁺ (J = 3–2), CS (J = 5–4), and CCH (N = 3–2) lines as part of the ALMA Large Program FAUST. The analysis of the velocity fields revealed the rotation motion in the envelope and the velocity gradients in the outflows (about 2000 au down to 50 au). We further investigated the rotation of the circumbinary VLA 1623A disk, as well as the VLA 1623B disk. We found that the minor axis of the circumbinary disk of VLA 1623A is misaligned by about 12° with respect to the large-scale outflow and the rotation axis of the envelope. In contrast, the minor axis of the circumbinary disk is parallel to the large-scale magnetic field according to previous dust polarization observations, suggesting that the misalignment may be caused by the different directions of the envelope rotation and the magnetic field. If the velocity gradient of the outflow is caused by rotation, the outflow has a constant angular momentum and the launching radius is estimated to be 5–16 au, although it cannot be ruled out that the velocity gradient is driven by entrainments of the two high-velocity outflows. Furthermore, we detected for the first time a velocity gradient associated with rotation toward the VLA 16293B disk. The velocity gradient is opposite to the one from the large-scale envelope, outflow, and circumbinary disk. The origin of its opposite gradient is also discussed.
• UV-Induced Formation of Ice XI Observed Using an Ultra-High Vacuum Cryogenic Transmission Electron Microscope and its Implications for Planetary Science
  Akira Kouchi; Yuki Kimura; Kensei Kitajima; Hiroyasu Katsuno; Hiroshi Hidaka; Yasuhiro Oba; Masashi Tsuge; Tomoya Yamazaki; Kazuyuki Fujita; Tetsuya Hama; Yukihiro Takahashi; Shunichi Nakatsubo; Naoki Watanabe
  Frontiers in Chemistry, 9, Frontiers Media SA, 2021年12月08日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）, The occurrence of hydrogen atom-ordered form of ice Ih, ice XI, in the outer Solar System has been discussed based on laboratory experiments because its ferroelectricity influences the physical processes in the outer Solar System. However, the formation of ice XI in that region is still unknown due to a lack of formation conditions at temperatures higher than 72 K and the effect of UV-rays on the phase transition from ice I to ice XI. As a result, we observed the UV-irradiation process on ice Ih and ice Ic using a newly developed ultra-high vacuum cryogenic transmission electron microscope. We found that ice Ih transformed to ice XI at temperatures between 75 and 140 K with a relatively small UV dose. Although ice Ic partially transformed to ice XI at 83 K, the rate of transformation was slower than for ice Ih. These findings point to the formation of ice XI at temperatures greater than 72 K via UV irradiation of ice I crystals in the Solar System; icy grains and the surfaces of icy satellites in the Jovian and Saturnian regions.
• Measurements of Ortho-to-para Nuclear Spin Conversion of H2 on Low-temperature Carbonaceous Grain Analogs: Diamond-like Carbon and Graphite
  Masashi Tsuge; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 923, 1, 71, 71, American Astronomical Society, 2021年12月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）,
  Hydrogen molecules have two nuclear spin isomers: ortho-H₂ and para-H₂. The ortho-to-para ratio (OPR) is known to affect chemical evolution as well as gas dynamics in space. Therefore, understanding the mechanism of OPR variation in astrophysical environments is important. In this work, the nuclear spin conversion (NSC) processes of H₂ molecules on diamond-like carbon and graphite surfaces are investigated experimentally by employing temperature-programmed desorption and resonance-enhanced multiphoton ionization methods. For the diamond-like carbon surface, the NSC time constants were determined at temperatures of 10–18 K and from 3900 ± 800 s at 10 K to 750 ± 40 s at 18 K. Similar NSC time constants and temperature dependence were observed for a graphite surface, indicating that bonding motifs (sp³ or sp² hybridization) have little effect on the NSC rates.
• Successive H-atom Addition to Solid OCS on Compact Amorphous Solid Water
  Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; W. M. C. Sameera; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 2021年12月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Efficient Formation Pathway of Methyl Formate: The Role of OH Radicals on Ice Dust
  A. Ishibashi; H. Hidaka; Y. Oba; A. Kouchi; N. Watanabe
  The Astrophysical Journal Letters, 2021年11月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Transmission Electron Microscopy Study of the Morphology of Ices Composed of H2O, CO2, and CO on Refractory Grains
  Akira Kouchi; Masashi Tsuge; Tetsuya Hama; Yasuhiro Oba; Satoshi Okuzumi; Sin-iti Sirono; Munetake Momose; Naoki Nakatani; Kenji Furuya; Takashi Shimonishi; Tomoya Yamazaki; Hiroshi Hidaka; Yuki Kimura; Ken-ichiro Murata; Kazuyuki Fujita; Shunichi Nakatsubo; Shogo Tachibana; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 918, 2, 45, 45, American Astronomical Society, 2021年09月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Experimental and Computational Studies on the Physicochemical Behavior of Phosphine Induced by Reactions with H and D Atoms on Interstellar Ice Grains
  Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; W. M. C. Sameera; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 918, 2, 2021年09月01日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation of chiral CO polyhedral crystals on icy interstellar grains
  Akira Kouchi; Masashi Tsuge; Tetsuya Hama; Hiromasa Niinomi; Naoki Nakatani; Takashi Shimonishi; Yasuhiro Oba; Yuki Kimura; Sin-iti Sirono; Satoshi Okuzumi; Munetake Momose; Kenji Furuya; Naoki Watanabe
  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 505, 1, 1530, 1542, Oxford University Press (OUP), 2021年06月03日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）,
  The crystallinity and morphology of solid carbon monoxide (CO) on icy interstellar grains were examined by observing the deposition, crystallization, and UV and electrons irradiation of solid CO using transmission electron microscopy. Herein, we found that solid CO deposited in molecular clouds was crystalline, and that even if amorphous CO was deposited, amorphous CO crystallized within 103 yr at 10 K. Conversely, crystalline CO was not amorphized by UV rays or electron beam at 10 K. These results indicated the occurrence of chiral crystalline CO instead of amorphous CO in space. Furthermore, the large surface diffusion coefficients of CO on eamorphous H2O and crystalline CO at 10 K facilitated the morphological equilibration of crystalline CO. Bad wetting of crystalline CO with amorphous H2O proved that the morphology of the ice grains was not spherical with an onion-like structure, as hitherto assumed, but rather it was a polyhedral crystalline CO attached to amorphous H2O. This has important implications for phenomena associated with the collision and subsequent sticking between ice grains, surface chemical reactions, non-thermal desorption of molecules and the origin of homochirality in interstellar biomolecules.
• Binding energies and sticking coefficients of H2 on crystalline and amorphous CO ice
  G. Molpeceres; V. Zaverkin; N. Watanabe; J. Kästner
  Astronomy & Astrophysics, {EDP} Sciences, 2021年04月, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• FAUST. II. Discovery of a Secondary Outflow in IRAS 15398−3359: Variability in Outflow Direction during the Earliest Stage of Star Formation?
  Yuki Okoda; Yoko Oya; Logan Francis; Doug Johnstone; Shu-ichiro Inutsuka; Cecilia Ceccarelli; Claudio Codella; Claire Chandler; Nami Sakai; Yuri Aikawa; Felipe O. Alves; Nadia Balucani; Eleonora Bianchi; Mathilde Bouvier; Paola Caselli; Emmanuel Caux; Steven Charnley; Spandan Choudhury; Marta De Simone; Francois Dulieu; Aurora Durán; Lucy Evans; Cécile Favre; Davide Fedele; Siyi Feng; Francesco Fontani; Tetsuya Hama; Tomoyuki Hanawa; Eric Herbst; Tomoya Hirota; Muneaki Imai; Andrea Isella; Izaskun Jímenez-Serra; Claudine Kahane; Bertrand Lefloch; Laurent Loinard; Ana López-Sepulcre; Luke T. Maud; María José Maureira; Francois Menard; Seyma Mercimek; Anna Miotello; George Moellenbrock; Shoji Mori; Nadia M. Murillo; Riouhei Nakatani; Hideko Nomura; Yasuhiro Oba; Ross O’Donoghue; Satoshi Ohashi; Juan Ospina-Zamudio; Jaime E. Pineda; Linda Podio; Albert Rimola; Takeshi Sakai; Dominique Segura-Cox; Yancy Shirley; Brian Svoboda; Vianney Taquet; Leonardo Testi; Charlotte Vastel; Serena Viti; Naoki Watanabe; Yoshimasa Watanabe; Arezu Witzel; Ci Xue; Yichen Zhang; Bo Zhao; Satoshi Yamamoto
  The Astrophysical Journal, 910, 1, 11, 11, 2021年03月01日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Behavior of Hydroxyl Radicals on Water Ice at Low Temperatures
  Masashi Tsuge; Naoki Watanabe
  Accounts of Chemical Research, 54, 3, 471, 480, American Chemical Society ({ACS}), 2021年02月02日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Rapid Ortho-to-para Nuclear Spin Conversion of H2 on a Silicate Dust Surface
  M. Tsuge; T. Namiyoshi; K. Furuya; T. Yamazaki; A. Kouchi; N. Watanabe
  The Astrophysical Journal, 908, 2, 234, 234, American Astronomical Society, 2021年02月01日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Delivery of Electrons by Proton-Hole Transfer in Ice at 10 K: Role of Surface OH Radicals
  Kensei Kitajima; Yoichi Nakai; W. M. C. Sameera; Masashi Tsuge; Ayane Miyazaki; Hiroshi Hidaka; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Journal of Physical Chemistry Letters, 12, 1, 704, 710, American Chemical Society ({ACS}), 2021年01月14日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• CH3O Radical Binding on Hexagonal Water Ice and Amorphous Solid Water
  W. M. C. Sameera; Bethmini Senevirathne; Stefan Andersson; Muhsen Al-lbadi; Hiroshi Hidaka; Akira Kouchi; Gunnar Nyman; Naoki Watanabe
  The Journal of Physical Chemistry A, 125, 1, 387, 393, American Chemical Society ({ACS}), 2021年01月14日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• UV-ray irradiation never causes amorphization of crystalline CO2: A transmission electron microscopy study
  Masashi Tsuge; Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  Chemical Physics Letters, 760, 137999, 137999, Elsevier {BV}, 2020年12月, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Precometary organic matter: A hidden reservoir of water inside the snow line
  Hideyuki Nakano; Naoki Hirakawa; Yasuhiro Matsubara; Shigeru Yamashita; Takuo Okuchi; Kenta Asahina; Ryo Tanaka; Noriyuki Suzuki; Hiroshi Naraoka; Yoshinori Takano; Shogo Tachibana; Tetsyua Hama; Yasuhiro Oba; Yuki Kimura; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  Scientific Reports, 10, 7755, 2020年12月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Photostimulated desorption of OH radicals from amorphous solid water: Evidence for the interaction of visible light with an OH-ice complex
  A. Miyazaki; N. Watanabe; W. M. C. Sameera; Y. Nakai; M. Tsuge; T. Hama; H. Hidaka; A. Kouchi
  Physical Review A, 102, 5, American Physical Society (APS), 2020年11月20日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• In vivo characterization of the structures of films of a fatty acid and an alcohol adsorbed on the skin surface
  Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe; Nobutaka Shioya; Takafumi Shimoaka; Takeshi Hasegawa
  Biophysical Chemistry, 266, 106459, 106459, Elsevier BV, 2020年11月, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Quantitative Anisotropic Analysis of Molecular Orientation in Amorphous N2O at 6 K by Infrared Multiple-Angle Incidence Resolution Spectrometry
  Tetsuya Hama; Atsuki Ishibashi; Akira Kouchi; Naoki Watanabe; Nobutaka Shioya; Takafumi Shimoaka; Takeshi Hasegawa
  The Journal of Physical Chemistry Letters, 11, 18, 7857, 7866, American Chemical Society ({ACS}), 2020年09月17日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Diffusive Hydrogenation Reactions of CO Embedded in Amorphous Solid Water at Elevated Temperatures ∼70 K
  Masashi Tsuge; Hiroshi Hidaka; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 900, 2, 187, 187, American Astronomical Society, 2020年09月15日, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• An Experimental Study of Chemical Desorption for Phosphine in Interstellar Ice
  Thanh Nguyen; Yasuhiro Oba; Takashi Shimonishi; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 898, 2, 2020年08月03日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Experimental Approach to Physicochemical Hydrogen Processes on Cosmic Ice Dust
  Naoki Watanabe; Masashi Tsuge
  Journal of the Physical Society of Japan, 2020年05月15日
  研究論文（学術雑誌）
• 低温低圧環境下における触媒反応による有機分子の生成実験
  木村勇気; 佐藤理佳子; ��山明; 為則雄祐; 羽馬哲也; 日髙宏; 渡部直樹; 香内晃; 永原裕子
  低温科学, 78, 79, 90, 2020年03月, ［査読有り］
• Direct Measurements of Activation Energies for Surface Diffusion of CO and CO2 on Amorphous Solid Water Using In Situ Transmission Electron Microscopy
  Akira Kouchi; Kenji Furuya; Tetsuya Hama; Takeshi Chigai; Takashi Kozasa; Naoki Watanabe
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 891, 1, 2020年03月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• H-2 Ortho-Para Spin Conversion on Inhomogeneous Grain Surfaces
  Furuya Kenji; Aikawa Yuri; Hama Tetsuya; Watanabe Naoki
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 882, 2, 2019年09月10日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Nucleobase synthesis in interstellar ices
  Y. Oba; Y. Takano; H. Naraoka; N. Watanabe; A. Kouchi
  Nature Communications, 10, 1, 4413, 2019年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Probing the Molecular Structure and Orientation of the Leaf Surface of Brassica oleracea L. by Polarization Modulation-Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy
  Hama, Tetsuya; Seki, Kousuke; Ishibashi, Atsuki; Miyazaki, Ayane; Kouchi, Akira; Watanabe, Naoki; Shimoaka, Takafumi; Hasegawa, Takeshi
  PLANT AND CELL PHYSIOLOGY, 60, 7, 1567, 1580, 2019年07月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Interactions of Atomic and Molecular Hydrogen with a Diamond-like Carbon Surface: H2 Formation and Desorption
  Masashi Tsuge; Tetsuya Hama; Yuki Kimura; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  The Astrophysical Journal, 878, 1, 23, 2019年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Behaviour of radicals on interstellar dust analogues
  Naoki Watanabe
  Proceedings of the International Astronomical Union, 15, S350, 116, 122, Cambridge University Press ({CUP}), 2019年04月, ［査読有り］
  研究論文（学術雑誌）
• Physico-chemical behavior of hydrogen sulfide induced by reactions with H and D atoms on different types of ice surfaces at low temperature
  Y. Oba; T. Tomaru; A. Kouchi; N. Watanabe
  Astrophysical Journal, 874, 8pp, 2019年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Ultraviolet-photon exposure stimulates negative current conductivity in amorphous ice below 50 K
  N. Watanabe; W. M. C. Sameera; H. Hidaka; A. Miyazaki; A. Kouchi
  Chemical Physics Letters, 737, 136820, 2019年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Measurements of the Activation Energies for Atomic Hydrogen Diffusion on Pure Solid CO
  Y. Kimura; M. Tsuge; V. Pirronello; A. Kouchi; N. Watanabe
  Astrophys. J. Lett., 858, L23, 5pp, American Astronomical Society, 2018年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• The Ortho-to-para Ratio of Water Molecules Desorbed from Ice Made from Para-water Monomers at 11 K
  Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  Astrophysical Journal Letters, 857, 2, 6pp, Institute of Physics Publishing, 2018年04月20日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• An infrared measurement of chemical desorption from interstellar ice analogues
  Y. Oba; T. Tomaru; T. Lamberts; A. Kouchi; N. Watanabe
  Nature Astronomy, 2, 3, 228, 232, Nature Publishing Group, 2018年03月01日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• In Situ Nondestructive Analysis of Kalanchoe pinnata Leaf Surface Structure by Polarization-Modulation Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy
  Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe; Shinichi Enami; Takafumi Shimoaka; Takeshi Hasegawa
  Journal of Physical Chemistry B, 121, 49, 11124, 11131, American Chemical Society, 2017年12月14日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Deuterium Fractionation upon the Formation of Hexamethylenetetramines through Photochemical Reactions of Interstellar Ice Analogs Containing Deuterated Methanol Isotopologues
  Yasuhiro Oba; Yoshinori Takano; Hiroshi Naraoka; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 849, 2, 9pp, 2017年11月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Liquid-like behavior of UV-irradiated interstellar ice analog at low temperatures.
  Shogo Tachibana; Akira Kouchi; Tetsuya Hama; Yasuhiro Oba; Laurette Piani; Iyo Sugawara; Yukiko Endo; Hiroshi Hidaka; Yuki Kimura; Ken-Ichiro Murata; Hisayoshi Yurimoto; Naoki Watanabe
  Science advances, 3, 9, eaao2538, 2017年09月, ［査読有り］, ［国際誌］
  英語, 研究論文（学術雑誌）, Interstellar ice is believed to be a cradle of complex organic compounds, commonly found within icy comets and interstellar clouds, in association with ultraviolet (UV) irradiation and subsequent warming. We found that UV-irradiated amorphous ices composed of H2O, CH3OH, and NH3 and of pure H2O behave like liquids over the temperature ranges of 65 to 150 kelvin and 50 to 140 kelvin, respectively. This low-viscosity liquid-like ice may enhance the formation of organic compounds including prebiotic molecules and the accretion of icy dust to form icy planetesimals under certain interstellar conditions.
• Fast crystalline ice formation at extremely low temperature through water/neon matrix sublimation
  Tetsuya Hama; Shinnosuke Ishizuka; Tomoya Yamazaki; Yuki Kimura; Akira Kouchi; Naoki Watanabe; Toshiki Sugimoto; Valerio Pirronello
  PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 19, 27, 17677, 17684, 2017年07月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Simulations and spectra of water in CO matrices
  Rafael Escribano; Emilio Artacho; Akira Kouchi; Tetusya Hama; Yuki Kimura; Hiroshi Hidaka; Naoki Watanabe
  PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 19, 10, 7280, 7287, 2017年03月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 疑似星間塵氷の光化学反応で生成するヘキサメチレンテトラミンの重水素存在度
  大場 康弘; 高野 淑識; 奈良岡 浩; 渡部 直樹; 香内 晃
  日本地球化学会年会要旨集, 64, 131, 131, 一般社団法人日本地球化学会, 2017年
  日本語,

  重水素一置換メタノールCH₂DOHを含む疑似星間塵氷の光化学反応で生成するヘキサメチレンテトラミン(HMT:C6H12N4)の重水素存在度を報告する。10Kの反応基板上に混合ガス(H2O:CO:NH3:CH2DOH=5:2:2:2)を蒸着し，疑似星間塵氷を作製した。それと同時に真空紫外光を照射し，星間塵上での光化学反応を再現した。生成したHMTには非常に多くの重水素が含まれていたことから，本研究はHMTが化学進化における優れた重水素キャリアとなることを強く示唆した。

• Ortho-to-para ratio of water desorbed from ice and its implications for astronomy and planetary science
  Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  XXX INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHOTONIC, ELECTRONIC, AND ATOMIC COLLISIONS (ICPEAC2017), 875, 2017年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Two-Step Process in Homogeneous Nucleation of Alumina in Supersaturated Vapor
  Shinnosuke Ishizuka; Yuki Kimura; Tomoya Yamazaki; Tetsuya Hama; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  CHEMISTRY OF MATERIALS, 28, 23, 8732, 8741, 2016年12月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Negative catalytic effect of water on the reactivity of hydrogen abstraction from the C-H bond of dimethyl ether by deuterium atoms through tunneling at low temperatures
  Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 662, 14, 18, 2016年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Hydrogen-deuterium substitution in solid ethanol by surface reactions at low temperatures
  Yasuhiro Oba; Kazuya Osaka; Takeshi Chigai; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 462, 1, 689, 695, 2016年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• DEUTERIUM FRACTIONATION DURING AMINO ACID FORMATION BY PHOTOLYSIS OF INTERSTELLAR ICE ANALOGS CONTAINING DEUTERATED METHANOL
  Yasuhiro Oba; Yoshinori Takano; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 827, 1, L18 (7pp), 2016年08月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Matrix sublimation method for the formation of high-density amorphous ice
  A. Kouchi; T. Hama; Y. Kimura; H. Hidaka; R. Escribano; N. Watanabe
  CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 658, 287, 292, 2016年08月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Stepwise formation of H3O+(H2O)(n) in an ion drift tube: Empirical effective temperature of association/dissociation reaction equilibrium in an electric field
  Yoichi Nakai; Hiroshi Hidaka; Naoki Watanabe; Takao M. Kojima
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 144, 22, 224306(11pp), 2016年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Surface Temperature Dependence of Hydrogen Ortho-Para Conversion on Amorphous Solid Water
  Hirokazu Ueta; Naoki Watanabe; Tetsuya Hama; Akira Kouchi
  PHYSICAL REVIEW LETTERS, 116, 25, 253201(5pp), 2016年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 21pBE-13 アモルファス氷表面における水素分子核スピン転換の表面温度依存性
  植田 寛和; 渡部 直樹; 羽馬 哲也; 香内 晃
  日本物理学会講演概要集, 71, 742, 742, 一般社団法人日本物理学会, 2016年
  日本語
• 20pAJ-3 芳香族炭化水素薄膜の水素化における強い表面構造依存性
  羽馬 哲也; 香内 晃; 渡部 直樹
  日本物理学会講演概要集, 71, 2570, 2571, 一般社団法人日本物理学会, 2016年
  日本語
• Hydrogenation and Deuteration of C₂H₂ and C₂H₄ on Cold Grains: Clue to the Formation Mechanism of C2H6 with Astronomical Interest
  H. Kobayashi; H. Hidaka; T. Lamberts; T. Hama; H. Kawakita; J. Kästner; N. Watanabe
  The Astrophysical Journal, 837, 155, 2016年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Statistical ortho-to-para ratio of water desorbed from ice at 10 kelvin
  Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  SCIENCE, 351, 6268, 65, 67, 2016年01月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Signatures of Quantum-Tunneling Diffusion of Hydrogen Atoms on Water Ice at 10 K
  K. Kuwahata; T. Hama; A. Kouchi; N. Watanabe
  PHYSICAL REVIEW LETTERS, 115, 13, 133201, 2015年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 低温アモルファス氷表面における水素原子の拡散―宇宙における分子進化の鍵―
  羽馬哲也; 香内晃; 渡部直樹
  日本物理学会誌, 70, 8, 608, 613, 一般社団法人日本物理学会, 2015年08月, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）, 近年の天文観測により,恒星や惑星が誕生する以前の星間分子雲には水分子や有機分子を含む140種を超える分子の存在が確認されている(星間分子に関するデータベースとして,http://www.astro.uni-koeln.de/cdms/moleculesがある).これらの分子は,単純な構造を持つ水素分子(H_2)や一酸化炭素分子などから化学反応を経て進化したものである.恒星が存在しない分子雲中心部は,大量の星間塵により外部からの可視光や紫外光が遮蔽されるため10K程度の極低温に保たれる.そのため,活性化エネルギーを必要とする化学反応は起こりにくく,分子雲は分子生成の場としてはきわめて不利な環境にある.それにもかかわらず,多くの分子種が存在するのは,外部エネルギーを必要としない効率的な分子生成メカニズムが存在するからである.ひとつは活性化エネルギーを必要としない気相でのイオン分子反応であり,これまでの多くの研究でその有効性が確認されてきた.その一方で,気相反応ではその存在量が説明できない分子が存在する.その代表例がH_2や水分子といった恒星や氷惑星・彗星の形成に必須である分子に加え,ホルムアルデヒドやメタノールなどの有機分子である.これらの分子の生成には低温の星間塵表面に物理吸着した原子・分子への水素(H)原子の付加反応が決定的な役割を果たしていると考えられており,低温表面における物理吸着系の化学反応という基礎化学的な興味とも相まって,さまざまな分野の研究者が精力的に研究を進めている.希薄な分子雲の星間塵上で化学反応が起こるためには,H原子が星間塵表面を拡散し,反応相手と出会うことが必要となる.ところが,反応の前過程であるH原子の表面拡散やH_2分子生成に関する実験研究は困難であり,拡散のメカニズム(熱拡散・トンネル拡散)や活性化エネルギーについては依然として不明な点が多い.著者らは最近,レーザー刺激脱離法と共鳴多光子イオン化法を用いて,疑似星間塵表面物質である8Kのアモルファス氷表面上に照射・吸着させたH原子,重水素(D)原子数をモニターする手法を開発した.表面上のH(D)原子は,拡散を経て再結合しH_2(D_2)を生成するため,表面原子数の時間変化は拡散の情報を含んでいる.本手法により,表面拡散のメカニズムを明らかにすると同時に拡散の活性化エネルギーを見積もることに成功した.表面拡散は同位体効果が大きくあらわれる量子トンネル効果によるものでなく,熱的拡散であることが示唆され,その活性化エネルギーはH,D原子に対して,それぞれ22,23meVという値が得られた.また,照射した原子の一部は照射中に速やかに拡散・分子化していること,逆に,吸着後90分以上にわたり表面に残存している原子が存在することも同時にわかった.これらは,アモルファス氷表面には,吸着原子が非常に速く拡散し別の原子との再結合に至る浅い吸着ポテンシャルサイトから,8Kでは拡散できない深いポテンシャルサイトまでさまざまなポテンシャルサイトが分布していることを意味する.本研究により,星間塵表面における水素原子の振る舞いが明らかになりつつある.
• Chiral glycine formation on cold interstellar grains by quantum tunneling hydrogen–deuterium substitution reactions
  Y. Oba; N. Watanabe; Y. Osamura; A.Kouchi
  Chemical Physics Letters, 634, 53, 59, 2015年08月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Quantum tunneling observed without its characteristic large kinetic isotope effects
  Tetsuya Hama; Hirokazu Ueta; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 112, 24, 7438, 7443, 2015年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 21pBG-3 イオン移動管電場中で生成されたH_3O(H_2O)_n^+クラスターイオンの平衡観測
  中井 陽一; 日高 宏; 渡部 直樹; 小島 隆夫
  日本物理学会講演概要集, 70, 632, 632, 一般社団法人日本物理学会, 2015年
  日本語
• Quantum Tunneling Hydrogenation of Solid Benzene and Its Control via Surface Structure
  Tetsuya Hama; Hirokazu Ueta; Akira Kouchi; Naoki Watanabe; Hiroto Tachikawa
  JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 5, 21, 3843, 3848, 2014年11月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Reaction kinetics and isotope effect of water formation by the surface reaction of solid H2O2 with H atoms at low temperatures
  Yasuhiro Oba; Kazuya Osaka; Naoki Watanabe; Takeshi Chigai; Akira Kouchi
  FARADAY DISCUSSIONS, 168, 185, 204, 2014年08月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Hydrogen isotopic substitution of solid methylamine through atomic surface reactions at low temperatures: A potential contribution to the D/H ratio of methylamine in molecular clouds
  Yasuhiro Oba; Takeshi Chigai; Yoshihiro Osamura; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  METEORITICS & PLANETARY SCIENCE, 49, 1, 117, 132, 2014年01月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 星間塵表面反応で生成する水の水素同位体組成
  大場 康弘; 渡部 直樹; 香内 晃
  日本地球化学会年会要旨集, 61, 168, 168, 日本地球化学会, 2014年
  日本語, 本講演では，星間塵表面反応で生成する水分子の水素同位体組成について，これまでの実験結果をもとに詳細な議論をおこなう。一般的に星間分子は分子生成時および分子生成後に重水素濃集可能であるが，水分子に関しては，極低温の星間塵表面では分子生成時に限定される。水分子は3つの経路でおもに生成するが，うち2つの生成反応は極低温では熱的におこりえず，量子力学的なトンネル効果が不可欠である。量子力学的トンネル反応には大きな同位体効果が期待されるため，生成する水分子の水素同位体組成を議論する際には注意が必要である。
• Surface Processes on Interstellar Amorphous Solid Water: Adsorption, Diffusion, Tunneling Reactions, and Nuclear-Spin Conversion
  Tetsuya Hama; Naoki Watanabe
  CHEMICAL REVIEWS, 113, 12, 8783, 8839, 2013年12月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Nuclear spin temperatures of hydrogen and water molecules on amorphous solid water
  N. Watanabe; T. Hama; A. Kouchi
  AIP Conference Proceedings, 1543, 308, 316, 2013年, ［査読有り］, ［招待有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Nuclear Spin Temperatures of Hydrogen and Water Molecules on Amorphous Solid Water
  Naoki Watanabe; Tetsuya Hama; Akira Kouchi
  FIRST INTERNATIONAL CONFERENCE ON CHEMICAL EVOLUTION OF STAR FORMING REGION AND ORIGIN OF LIFE (ASTROCHEM2012), 1543, 308, 316, 2013年, ［査読有り］, ［招待有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Formation of deuterated formaldehyde on low temperature surfaces: isotope effect of quantum tunneling reactions
  H. Hidaka; M. Watanabe; A. Kouchi; N. Watanabe
  FIRST INTERNATIONAL CONFERENCE ON CHEMICAL EVOLUTION OF STAR FORMING REGION AND ORIGIN OF LIFE (ASTROCHEM2012), 1543, 318, 325, 2013年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• THE MECHANISM OF SURFACE DIFFUSION OF H AND D ATOMS ON AMORPHOUS SOLID WATER: EXISTENCE OF VARIOUS POTENTIAL SITES
  Tetsuya Hama; Kazuaki Kuwahata; Naoki Watanabe; Akira Kouchi; Yuki Kimura; Takeshi Chigai; Valerio Pirronello
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 757, 2, 185, (12pp), 2012年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• WATER FORMATION THROUGH A QUANTUM TUNNELING SURFACE REACTION, OH + H-2, AT 10 K
  Y. Oba; N. Watanabe; T. Hama; K. Kuwahata; H. Hidaka; A. Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 749, 1, 67, (12pp), 2012年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 星間分子雲での微粒子表面における水素の化学物理過程
  渡部 直樹; 香内 晃; 羽馬 哲也; 日高 宏; 大場 康弘; 千貝 健
  表面科学, 33, 662, 668, 2012年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Experimental studies of surface reactions among OH radicals that yield H2O and CO2 at 40-60 K
  Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe; Akira Kouchi; Tetsuya Hama; Valerio Pirronello
  Physical Chemistry Chemical Physics, 13, 35, 15792, 15797, 2011年09月21日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• SPIN TEMPERATURE OF WATER MOLECULES DESORBED FROM THE SURFACES OF AMORPHOUS SOLID WATER, VAPOR-DEPOSITED AND PRODUCED FROM PHOTOLYSIS OF A CH4/O-2 SOLID MIXTURE
  T. Hama; N. Watanabe; A. Kouchi; M. Yokoyama
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 738, 1, L15, (5pp), 2011年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Translational and rotational energy measurements of desorbed water molecules in their vibrational ground state following 157 nm irradiation of amorphous solid water
  Tetsuya Hama; Masaaki Yokoyama; Akihiro Yabushita; Masahiro Kawasaki; Naoki Watanabe
  NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, 269, 9, 1011, 1015, 2011年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 星間分子雲における二酸化炭素生成に関する実験的研究
  大場 康弘; 渡部 直樹; 香内 晃; 羽馬 哲也; ピロネロ バレリオ
  地球化学, 45, 4, 213, 226, 日本地球化学会, 2011年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）, Since the first detection in interstellar medium in 1989, solid CO₂ has been found in various lines of sight and regarded as one of the main constituent in icy grain mantles in interstellar clouds. Due to the low efficiency in the formation of CO₂ in the gas phase and relatively high abundance of CO in icy grain mantles, it is generally accepted that CO₂ forms on the surface of icy grain mantles in interstellar clouds. CO₂ formation on/in icy grain mantles has been extensively studied experimentally, with the aid of energetic sources such as UV or cosmic-rays, and also without them. In this review, we summarize experimental results on the formation of CO₂ on cold surfaces through energetic and non-energetic processes under the simulative conditions of interstellar molecular clouds.
• Surface abundance change in vacuum ultraviolet photodissociation of CO2 and H2O mixture ices
  Takashi Kinugawa; Akihiro Yabushita; Masahiro Kawasaki; Tetsuya Hama; Naoki Watanabe
  PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 13, 35, 15785, 15791, 2011年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• FTIR study of ammonia formation via the successive hydrogenation of N atoms trapped in a solid N-2 matrix at low temperatures
  Hiroshi Hidaka; Motohiro Watanabe; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 13, 35, 15798, 15802, 2011年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 低温の星間塵表面における窒素原子への水素原子付加反応によるアンモニア生成
  日高 宏; 香内 晃; 渡部 直樹
  日本地球化学会年会要旨集, 58, 292, 292, 日本地球化学会, 2011年
  分子雲でアンモニア分子が生成される過程として提案されている，低温星間塵表面における窒素原子への水素原子付加反応の検証を実験的手法により行った．実験は，超高真空槽内に設置した低温基板（10K）にNおよびH原子を照射し，赤外吸収分光により生成分子の観測を行った．その結果，10Kという低温表面でも上記表面反応によりアンモニアが生成されることが明らかになった．
• 低温表面反応による水分子生成とその同位体効果
  大場 康弘; 渡部 直樹; 香内 晃
  日本地球化学会年会要旨集, 58, 291, 291, 日本地球化学会, 2011年
  H2Oは星間塵アイスマントルの主要な構成成分である。H2Oはその存在量を気相反応のみでは説明できないことから，星間塵表面での反応で生成したと考えられている。本研究では，高密度星間分子雲で主要な経路だと考えられている，ヒドロキシルラジカル（OH)と水素分子(H2)の反応による，H2O生成に関する実験結果を紹介する。実験は，超高真空・極低温環境のアルミニウム基板表面でおこなった。
• Laboratory investigations of physico-chemical processes occurring in icy mantles on interstellar dust grains
  V. Pirronello; M. Accolla; T. Hama; H. Hidaka; A. Kouchi; G. Manico; Y. Oba; N. Watanabe
  Physics and Chemistry of ice 2010, 361, 368, 2011年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Experimental studies of surface reactions among OH radicals that yield H₂O and CO₂ at 40-60 K
  Y. Oba; N. Watanabe; A. Kouchi; T. Hama; V. Pirronello
  Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 35, 15792, 15797, 2011年, ［査読有り］
  英語
• FORMATION OF CARBONIC ACID (H2CO3) BY SURFACE REACTIONS OF NON-ENERGETIC OH RADICALS WITH CO MOLECULES AT LOW TEMPERATURES
  Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe; Akira Kouchi; Tetsuya Hama; Valerio Pirronello
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 722, 2, 1598, 1606, 2010年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• DIRECT MEASUREMENTS OF HYDROGEN ATOM DIFFUSION AND THE SPIN TEMPERATURE OF NASCENT H-2 MOLECULE ON AMORPHOUS SOLID WATER
  Naoki Watanabe; Yuki Kimura; Akira Kouchi; Takeshi Chigai; Tetsuya Hama; Valerio Pirronello
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 714, 2, L233, L237, 2010年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• DIRECT EVIDENCE FOR AMMONIUM ION FORMATION IN ICE THROUGH ULTRAVIOLET-INDUCED ACID-BASE REACTION OF NH3 WITH H3O+
  Eui-Seong Moon; Heon Kang; Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 713, 2, 906, 911, 2010年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• A desorption mechanism of water following vacuum-ultraviolet irradiation on amorphous solid water at 90 K
  Tetsuya Hama; Masaaki Yokoyama; Akihiro Yabushita; Masahiro Kawasaki; Stefan Andersson; Colin M. Western; Michael N. R. Ashfold; Richard N. Dixon; Naoki Watanabe
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 132, 16, 164508, 2010年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• EXPERIMENTAL STUDY OF CO2 FORMATION BY SURFACE REACTIONS OF NON-ENERGETIC OH RADICALS WITH CO MOLECULES
  Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe; Akira Kouchi; Tetsuya Hama; Valerio Pirronello
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 712, 2, L174, L178, 2010年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Experimental study of CO₂ formation by surface reactions of non-energetic OH radicals with CO molecules
  Y. Oba; N. Watanabe; A. Kouchi; T. Hama; V. Pirronello
  Astrophys. J. Lett., 712, 2,Pt.2, L174, L178, 2010年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Direct measurements of hydrogen atom diffusion and the spin temperature of nascent H₂ molecule on amorphous solid water
  N. Watanabe; Y. Kimura; A. Kouchi; T. Chigai; T. Hama; V. Pirronello
  Astrophys. J. Lett., 714, 2,Pt.2, L233, L237, 2010年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Direct measurements of hydrogen atom diffusion and the spin temperature of nascent H₂ molecule on amorphous solid water
  N. Watanabe; Y. Kimura; A. Kouchi; T. Chigai; T. Hama; V. Pirronello
  Astrophys. J. Lett., 714, 2,Pt.2, L233, L237, 2010年, ［査読有り］
  英語
• Direct evidence for ammonium ion formation in ice through ultraviolet-induced acid-base reaction of NH₃ with H₃O⁺
  E-S. Moon; H. Kang; Y. Oba; N. Watanabe; A. Kouchi
  Astrophys. J., 713, 2,Pt.1, 906, 911, 2010年, ［査読有り］
  英語
• Experimental study of CO₂ formation by surface reactions of non-energetic OH radicals with CO molecules
  Y. Oba; N. Watanabe; A. Kouchi; T. Hama; V. Pirronello
  Astrophys. J. Lett., 712, 2,Pt.2, L174, L178, 2010年, ［査読有り］
  英語
• Hydrogen isotope exchange and H(D) atom addition reaction of solid formaldehyde on amorphous solid water at low temperatures
  Hiroshi Hidaka; Motohiro Watanabe; Akira Kouchi; Naoki Watanabe
  Journal of Physics: Conference Series, 194, 13, 132024, Institute of Physics Publishing, 2009年12月24日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• REACTION ROUTES IN THE CO-H2CO-d(n)-CH3OH-d(m) SYSTEM CLARIFIED FROM H(D) EXPOSURE OF SOLID FORMALDEHYDE AT LOW TEMPERATURES
  H. Hidaka; M. Watanabe; A. Kouchi; N. Watanabe
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 702, 1, 291, 300, 2009年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation mechanisms of oxygen atoms in the O(D-1(2)) state from the 157 nm photoirradiation of amorphous water ice at 90 K
  Tetsuya Hama; Akihiro Yabushita; Masaaki Yokoyama; Masahiro Kawasaki; Naoki Watanabe
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 131, 11, 114510, 2009年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation mechanisms of oxygen atoms in the O(D-1(2)) state from the 157 nm photoirradiation of amorphous water ice at 90 K
  Tetsuya Hama; Akihiro Yabushita; Masaaki Yokoyama; Masahiro Kawasaki; Naoki Watanabe
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 131, 11, 114511, 2009年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation mechanisms of oxygen atoms in the O(P-3(J)) state from the 157 nm photoirradiation of amorphous water ice at 90 K
  Tetsuya Hama; Akihiro Yabushita; Masaaki Yokoyama; Masahiro Kawasaki; Naoki Watanabe
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 131, 11, 114511, 2009年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• FORMATION OF COMPACT AMORPHOUS H2O ICE BY CODEPOSITION OF HYDROGEN ATOMS WITH OXYGEN MOLECULES ON GRAIN SURFACES
  Y. Oba; N. Miyauchi; H. Hidaka; T. Chigai; N. Watanabe; A. Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 701, 1, 464, 470, 2009年08月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• TRANSLATIONAL AND ROTATIONAL ENERGY MEASUREMENTS OF PHOTODESORBED WATER MOLECULES IN THEIR VIBRATIONAL GROUND STATE FROM AMORPHOUS SOLID WATER
  Akihiro Yabushita; Tetsuya Hama; Masaaki Yokoyama; Masahiro Kawasaki; Stefan Andersson; Richard N. Dixon; Michael N. R. Ashfold; Naoki Watanabe
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 699, 2, L80, L83, 2009年07月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 宇宙における水分子生成過程の解明に至まで
  香内晃; 渡部直樹
  雪氷, 71, 395, 2009年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• 極低温星間塵表面原子反応による水分子生成
  大場康弘; 宮内直弥; 千貝健; 日高宏; 渡部直樹; 香内 晃
  地球化学, 43, 4, 117, 131, 日本地球化学会, 2009年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）, Formation of water by reaction of oxygen molecules (O₂) with hydrogen atoms (H) were investigated at low temperatures (10-40 K) in order to reveal the possible reaction pathways to yield water on grain surfaces in molecular clouds. Two types of experiments for surface reaction between O₂ and H were performed: one of which was that solid O₂ was deposited onto the surface, followed by H irradiations to the O₂, another of which was that gaseous O₂ was continuously codeposited with H onto the surface and was reacted with each other. H₂O (D₂O) and H₂O₂ (D₂O₂) were quickly produced through successive reactions of O₂ with H (D). Reaction kinetics and isotope effect are discussed for the former experiment. For the latter experiment, the dependence of compositions of the products on the temperature and O₂/H ratio, and also the structure of the H₂O ice produced are examined.
• Production of multiply charged ions from the 4d photoionization of Cs+
  Tetsuo Koizumi; Takao M. Kojima; Mutsumi Sano; Naoki Watanabe
  14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON THE PHYSICS OF HIGHLY CHARGED IONS (HCI 2008), 163, 1, 12099, 2009年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Nonenergetic reactions between atomic hydrogen and molecules on interstellar grain surfaces
  N. Watanabe; A. Kouchi; H. Hidaka; Y. Oba; N. Miyauchi
  Journal of Physics: Conference Series, 194, 1, 12044, (5pages), Institute of Physics Publishing, 2009年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• 極低温表面反応CO+OHによるCO2分子生成
  大場 康弘; 渡部 直樹; 日高 宏; 香内 晃; ピロネロ バレリオ
  日本地球化学会年会要旨集, 56, 66, 66, 日本地球化学会, 2009年
  二酸化炭素は分子雲中星間塵アイスマントルの主要な構成成分であるが、気相反応によってその存在量を説明することができないため、その生成には塵表面での反応が重要だと考えられている。これまでの研究では、UVなどの外部エネルギーをH2OやCOなどを含む混合氷に照射してCO2生成が確認されてきたが、外部エネルギー無しにCO2が生成するかどうかは明らかにされていなかった。本講演では、100Kに冷却されたOHラジカルとCOの固体表面上での反応でCO2生成が確認されたので、その結果について報告する。
• 1. Formation of interstellar ice by low temperature surface atomic reactions
  A. Kouchi; Y. Oba; N. Miyauchi; H. Hidaka; N. Watanabe
  Cryobiology, 59, 3, 370, Elsevier {BV}, 2009年, ［査読有り］
• Nonenergetic reactions between atomic hydrogen and molecules on interstellar grain surfaces
  N. Watanabe; A. Kouchi; H. Hidaka; Y. Oba; N. Miyauchi
  J. Phys. Conf. Ser., 194, 1, 012044, (5pages), 2009年, ［査読有り］
  英語
• Production of multiply charged ions from the 4d photoionization of Cs+
  Tetsuo Koizumi; Takao M. Kojima; Mutsumi Sano; Naoki Watanabe
  14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON THE PHYSICS OF HIGHLY CHARGED IONS (HCI 2008), 163, 1, 012099, 2009年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Ice surface reactions: A key to chemical evolution in space
  Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  PROGRESS IN SURFACE SCIENCE, 83, 10-12, 439, 489, 2008年12月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Ice surface reactions: A key to chemical evolution in space
  Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  Progress in Surface Science, 83, 10-12, 439, 489, 2008年12月, ［査読有り］
  英語
• 332 極低温表面原子反応O₂+Hによる水分子生成 : アモルファス氷の触媒効果(原始惑星系円盤II,オーラルセッション11)
  大場 康弘; 宮内 直弥; 千貝 健; 日高 宏; 渡部 直樹; 香内 晃
  日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2008, 0, 93, 93, 日本惑星科学会, 2008年11月
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Measurements of energy partitioning in H-2 formation by photolysis of amorphous water ice
  Akihiro Yabushita; Tetsuya Hama; Daisuke Iida; Noboru Kawanaka; Masahiro Kawasaki; Naoki Watanabe; Michael N. R. Ashfold; Hans-Peter Loock
  ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 682, 1, L69, L72, 2008年07月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Release of hydrogen molecules from the photodissociation of amorphous solid water and polycrystalline ice at 157 and 193 nm
  Akihiro Yabushita; Tetsuya Hama; Daisuke Iida; Noboru Kawanaka; Masahiro Kawasaki; Naoki Watanabe; Michael N. R. Ashfold; Hans-Peter Loock
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 129, 4, 044501, 2008年07月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Structural effects of ice grain surfaces on the hydrogenation of CO at low temperatures
  H. Hidaka; N. Miyauchi; A. Kouchi; N. Watanabe
  CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 456, 1-3, 36, 40, 2008年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation of hydrogen peroxide and water from the reaction of cold hydrogen atoms with solid oxygen at 10 K
  N. Miyauchi; H. Hidaka; T. Chigai; A. Nagaoka; N. Watanabe; A. Kouchi
  CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 456, 1-3, 27, 30, 2008年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 分子雲で生じる低温表面反応：表面実験で探る分子進化
  日高宏; 渡部直樹; 香内晃
  低温科学, 66, 13, 2008年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• 極低温表面原子反応による水分子生成
  大場 康弘; 宮内 直弥; 千貝 健; 日高 宏; 渡部 直樹; 香内 晃
  日本地球化学会年会要旨集, 55, 371, 371, 日本地球化学会, 2008年
  水分子は星間塵アイスマントル中で最も多く存在する分子であるが、その生成メカニズムはいまだはっきりしない。本研究では星間塵上表面原子反応による水分子生成反応の検証を行った。酸素分子を10Kに冷却された基板上に蒸着させ、そこに水素分子をプラズマ解離させて生成する水素原子を照射した。水素原子照射により酸素分子へ水素原子が付加され、過酸化水素、水の生成が確認された。これは酸素分子への水素原子逐次付加反応O2+H->HO2、HO2+H->H2O2、H2O2+H->H2O+OHが起こったことによる。
• Laboratory simulation of competition between hydrogenation and photolysis in the chemical evolution of H2O-CO ice mixtures
  N. Watanabe; O. Mouri; A. Nagaoka; T. Chigai; A. Kouchi; V. Pirronello
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 668, 2, 1001, 1011, 2007年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Temperature, composition, and hydrogen isotope effect in the hydrogenation of CO on amorphous ice surface at 10-20 K
  H. Hidaka; A. Kouchi; N. Watanabe
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 126, 20, 204707, 2007年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Effective rate constants for the surface reaction between solid methanol and deuterium atoms at 10 K
  Akihiro Nagaoka; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A, 111, 16, 3016, 3028, 2007年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• アモルファス氷星間塵：宇宙における化学進化の舞台
  渡部直樹; 香内 晃; 毛利織絵; 長岡明宏; 日高 宏
  J. Vac. Soc. Jpn., 50, 4, 282, 290, 2007年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Temperature, composition, and hydrogen isotope effect in the hydrogenation of CO on amorphous ice surface at 10 - 20 K
  H. Hidaka; A. Kouchi; N. Watanabe
  J. Chem. Phys., 126, 20, 204707, 2007年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Dependence of the effective rate constants for the hydrogenation of CO on the temperature and composition of the surface
  N. Watanabe; A. Nagaoka; H. Hidaka; T. Shiraki; T. Chigai; A. Kouchi
  PLANETARY AND SPACE SCIENCE, 54, 11, 1107, 1114, 2006年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 星間塵表面での低温水素原子反応による分子進化
  渡部直樹; 長岡明宏; 日高宏; 香内晃
  固体物理11, 41, 755, 764, 2006年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Deuterium fractionation in the reactions of D+H2CO and H+D2CO at 15 K
  Hiroshi Hidaka; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  ASTROCHEMISTRY: FROM LABORATORY STUDIES TO ASTRONOMICAL OBSERVATIONS, 855, 107, +, 2006年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Efficient formation of deuterated methanol by H-D substitution on interstellar grain surfaces
  Akihiro Nagaoka; Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  ASTROCHEMISTRY: FROM LABORATORY STUDIES TO ASTRONOMICAL OBSERVATIONS, 855, 69, +, 2006年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Relative reaction rates of hydrogenation and deuteration of solid CO at very low temperatures
  Naoki Watanabe; Hiroshi Hidaka; Akira Kouchi
  ASTROCHEMISTRY: FROM LABORATORY STUDIES TO ASTRONOMICAL OBSERVATIONS, 855, 122, +, 2006年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• 星間塵表面での低温水素原子反応による分子進化
  渡部直樹; 長岡明宏; 日高宏; 香内晃
  固体物理 特集号 ＜新しい水素の科学＞, 41, 1, 59, 68, 2006年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Observation of resonance structures in 4d photoionization of Eu
  TM Kojima; FF Chen; M Kitajima; T Koizumi; Y Nakai; H Yamaoka; N Watanabe
  JOURNAL OF ELECTRON SPECTROSCOPY AND RELATED PHENOMENA, 144, 71, 74, 2005年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• H-D substitution in interstellar solid methanol: A key route for D enrichment
  A Nagaoka; N Watanabe; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 624, 1, L29, L32, 2005年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 低温表面反応実験で探る星間塵上での分子進化
  渡部 直樹; 香内 晃
  日本物理学会誌, 60, 1, 39, 44, 一般社団法人日本物理学会, 2005年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）, 星間分子雲に漂うサブミクロンサイズの塵(星間塵)表面では10K程の低温にもかかわらず,活発な化学反応により簡単な分子がより複雑な分子へと進化していると考えられている.しかし,その進化過程の詳細は未解明な部分が多い.我々は最近,星間塵上に多量に存在するメタノール分子の生成過程を実験て明らかにした.メタノールは低温表面CO分子ヘの水素原子逐次付加反応によりホルムアルデヒトを経て効率よく生成される.
• 星間塵表面反応による星間分子の重水素濃集メカニズム
  渡部直樹; 長岡明宏; 日高宏; 香内晃
  日本惑星科学会誌, 14, 175, 182, 2005年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation and deuterium fractionation of organic molecules on grain surfaces
  Naoki Watanabe
  Proceedings of the International Astronomical Union, 1, 231, 415, 426, Cambridge University Press, 2005年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 分子雲での重水素濃集：固体メタノールでのH-D置換
  長岡 明宏; 渡部 直樹; 日高 宏; 香内 晃
  日本鉱物学会年会講演要旨集, 2005, 136, 136, 日本鉱物科学会, 2005年
  最近，星間分子雲ではメタノール(CH3OH)にDが異常に濃集していることが電波観測からわかってきた． CH3OHとその重水素置換体(CH3OH-d)の存在比はCH3OH-d / CH3OH？0.4であり，D/Hの宇宙存在比 (？1×10-5)の1万倍も大きい．このD異常濃集過程としてこれまでは気相反応が考えられたが，観測値を満足に説明できない．そこで私たちは，極低温での塵表面反応が重水素濃集過程としても重要な役割を担っていると考え，極低温の CO薄膜へHおよびD原子を同時に照射する実験を行った． 実験の結果，分子雲での106年間に相当するHおよびD原子を照射した時，実験から得られたCH3OH-d / CH3OH比は観測値を良く再現した．さらに，CH3OH-dの生成過程は，COへのH原子逐次付加によってまずCH3OHが生成された後，D原子がCH3OHと反応し，メチル基のHがDに置換される反応(H-D置換反応: CH3OH→CH2DOH→CHD2OH→CD3OH) が支配的であることが初めてわかった．
• Hydrogenation of CO on pure solid CO and CO-H2O mixed ice
  N Watanabe; A Nagaoka; T Shiraki; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 616, 1, 638, 642, 2004年11月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Conversion of H2CO to CH3OH by reactions of cold atomic hydrogen on ice surfaces below 20 K
  H Hidaka; N Watanabe; T Shiraki; A Nagaoka; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 614, 2, 1124, 1131, 2004年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 星間塵表面反応による有機分子生成および重水素濃集機構
  渡部直樹; 香内晃; 白木隆裕; 長岡明宏; 日高宏
  日本惑星科学会誌, 13, 226, 232, 2004年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• 星間塵上でのホルムアルデヒド，メタノールの生成機構－実験室からのアプローチ－
  渡部 直樹; 白木隆裕; 香内 晃
  天文月報, 97, 2, 101, 106, 日本天文学会, 2004年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Influence of ice composition on the formation on interstellar formaldehyde and methanol on dust grains
  A. Nagaoka; N. Watanabe; T. Shiraki; H. Hidaka; A. Kouchi
  Proceedings of the 37th isas luna and planetary symposium, 4, 91, 94, 2004年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• The dependence of H(2)CO and CH(3)OH formation on the temperature and thickness of H(2)O-CO ice during the successive hydrogenation of CO
  N Watanabe; T Shiraki; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 588, 2, L121, L124, 2003年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• An apparatus to determine the rovibrational distribution of molecular hydrogen formed by the heterogeneous recombination of H atoms on cosmic dust analogues
  JSA Perry; JM Gingell; KA Newson; J To; N Watanabe; SD Price
  MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY, 13, 9, 1414, 1424, 2002年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Efficient formation of formaldehyde and methanol by the addition of hydrogen atoms to CO in H(2)O-CO ice at 10 K
  N Watanabe; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 571, 2, L173, L176, 2002年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Efficient formation of formaldehyde and methanol by the addition of hydrogen atoms to CO in H2O-CO ice at 10 K
  Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  Astrophysical Journal, 571, 2, L173, L176, Institute of Physics Publishing, 2002年06月01日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Measurements of conversion rates of CO to CO2 in ultraviolet-induced reaction of amorphous D2O(H2O)/CO amorphouse ice
  N Watanabe; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 567, 1, 651, 655, 2002年03月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Rapid growth of asteroids owing to very sticky interstellar organic grains
  A Kouchi; T Kudo; H Nakano; M Arakawa; N Watanabe; SI Sirono; M Higa; N Maeno
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 566, 2, L121, L124, 2002年02月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Measurements of conversion rates of CO to CO₂ in Ultraviolet-induced reaction of D₂O/CO amorphous ice
  Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  Astrophys. J., 567, 1, 651, 655, 2002年, ［査読有り］
  英語
• Absolute photoionization cross section measurements of Xe+ ions in the 4d threshold energy region
  Y Itoh; A Ito; M Kitajima; T Koizumi; TM Kojima; H Sakai; M Sano; N Watanabe
  JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, 34, 17, 3493, 3499, 2001年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Formation of CO2 molecules from CO doped D2O amorphous ice by uv irradiation at 12K
  Naoki Watanabe; Akira Kouchi
  Prog. Rep. Atom. Coll. Res. Jpn., 27, 62, 63, 2001年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
• Measurements of D-2 yields from amorphous D2O ice by ultraviolet irradiation at 12 K
  N Watanabe; T Horii; A Kouchi
  ASTROPHYSICAL JOURNAL, 541, 2, 772, 778, 2000年10月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Measurements of D₂ yields from D₂O amorphous ice by ultraviolet irradiation at 12K
  N. Watanabe; T. Horii; A. Kouchi
  Astrophys. J., 541, 772, 779, 2000年, ［査読有り］
  英語
• Dynamic Properties of N of 1s^-1σ_u^x shape resonances in N₂ and CO₂ molecules
  A.A.Pavlychev; N.G. Forminykh; N. Watanabe; K. Soejima; E. Shigemasa; A. Yagishita
  Physical Review Letters, 81, 17, 3623, 3626, 1998年10月26日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Dynamic properties of N and O 1s−1σu* shape resonances in N2 and CO2 molecules
  A. A. Pavlychev; N. G. Fominykh; N. Watanabe; K. Soejima; E. Shigemasa; A. Yagishita
  Physical Review Letters, 81, 17, 3623, 3626, 1998年10月26日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Photoion-yield spectra of Xe2+ in the 4d-threshold energy region
  N Watanabe; Y Awaya; A Fujino; Y Itoh; M Kitajima; TM Kojima; M Oura; R Okuma; M Sano; T Sekioka; T Koizumi
  JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, 31, 18, 4137, 4141, 1998年09月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Photoion yield spectroscopy in the 4d photoionization of Eu+
  TM Kojima; M Oura; Y Itoh; T Koizumi; M Sano; T Sekioka; N Watanabe; H Yamaoka; Y Awaya
  JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, 31, 7, 1463, 1468, 1998年04月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 4d photoionization of singly-charged ions
  TM Kojima; M Oura; N Watanabe; Y Awaya; Y Itoh; T Koizumi; M Sano; F Koike
  JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY, 32, 3, 273, 279, 1998年03月
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Direct determination of partial wave contributions in the σ* shape resonance of CO molecules(jointly worked)
  E. Shigemasa; J. Adachi; K. Soejima; N. Watanabe; A. Yagishita; N.A. Cherepkov
  Physical Review Letters, 80, 8, 1622, 1625, 1998年02月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Direct determination of partial wave contributions in the sigma* shape resonance of CO molecules
  E Shigemasa; J Adachi; K Soejima; N Watanabe; A Yagishita; NA Cherepkov
  PHYSICAL REVIEW LETTERS, 80, 8, 1622, 1625, 1998年02月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Fixed-molecule 1sσ_g,u, photoelectron angular distributions as a probe of σ_g^* and sigma_u^* shape resonaces of CO₂
  N. Watanabe; J. Adachi; K. Soejima; E. Shigemasa; A. Yagishita; N. G. Fominykh; A. A.Pavlychev
  Physical Review Letters, 78, 26, 4910, 4913, 1997年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Fixed-molecule 1s sigma(g,u) photoelectron angular distributions as a probe of sigma(g)* and sigma(u)* shape resonances of CO2
  N Watanabe; J Adachi; K Soejima; E Shigemasa; A Yagishita; NG Fominykh; AA Pavlychev
  PHYSICAL REVIEW LETTERS, 78, 26, 4910, 4913, 1997年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Recoil-ion momentum distribution of single-electron capture to the ground and excited states in 0.5-1 MeV/u B-4+,B-5+-He collisions
  T Kambara; A Igarashi; N Watanabe; Y Nakai; TM Kojima; Y Awaya
  JOURNAL OF PHYSICS B-ATOMIC MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, 30, 5, 1251, 1260, 1997年03月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 暗黒星雲における物質進化
  香内晃; 渡部; 直樹
  宇宙空間原子分子過程研究会, 47, 50, 1997年, ［査読有り］
  日本語, 研究論文（学術雑誌）
• Feasibility of photoionization of multi-charged ions and first test of a photon beam ion source(PHOBIS)with RIKEN EBIS(REBIS)
  S.D. Kravis; N. Watanabe; Y. Awaya; M. Kimura; T. Kojima; K. Okuno; M. Oura
  Physica Scripta, T71, 121, 126, 1997年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 4d photoionization of multiply charged Xeq+ (q = 1-3) ions
  T Koizumi; Y Awaya; A Fujino; Y Itoh; M Kitajima; TM Kojima; M Oura; R Okuma; M Sano; T Seikioka; N Watanabe; F Koike
  PHYSICA SCRIPTA, T73, T73, 131, 132, 1997年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Feasibility of photoionization of multi-charged ions and a first test of a PHOton Beam Ion Source (PHOBIS) with the RIKEN EBIS (REBlS)
  SD Kravis; N Watanabe; Y Awaya; M Kimura; T Kojima; K Okuno; M Oura
  PHYSICA SCRIPTA, T71, 121, 126, 1997年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Feasibility of photoionization of multi-charged ions and first test of a photon beam ion source(PHOBIS)with RIKEN EBIS(REBIS)
  S.D. Kravis; N. Watanabe; Y. Awaya; M. Kimura; T. Kojima; K. Okuno; M. Oura
  Physica Scripta, T71, 121, 126, 1997年, ［査読有り］
  英語
• Photoionization of 4d-electrons in singly charged Xe ions
  M. Sano; Y. Itoh; T. Koizumi; T. M. Kojima; S. D. Kravis; M. Oura; T. Sekioka; N. Watanabe; Y. Awaya; F. Koike
  Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, 29, 22, 5305, 5313, 1996年11月28日, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Single ionization of He by low-velocity protons and C6+: Ejected electron momentum distributions
  SD Kravis; M Abdallah; CL Cocke; CD Lin; M Stockli; B Walch; YD Wang; RE Olson; VD Rodriguez; W Wu; M Pieksma; N Watanabe
  PHYSICAL REVIEW A, 54, 2, 1394, 1403, 1996年08月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• 4d photoionization of singly-charged Xe, Ba, and Eu ions
  T Koizumi; Y Awaya; M Gonno; Y Itoh; M Kimura; TM Kojima; S Kravis; M Oura; M Sano; T Sekioka; N Watanabe; H Yamaoka; F Koike
  JOURNAL OF ELECTRON SPECTROSCOPY AND RELATED PHENOMENA, 79, 289, 292, 1996年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Reactions of carbon-silicon binary cluster ions
  Y Negishi; N Watanabe; H Shiromaru; Y Achiba; N Kobayashi
  SURFACE REVIEW AND LETTERS, 3, 1, 661, 665, 1996年02月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• Molecular shape resonances studied by Angle-resolved PEPICO
  E. Shigemasa; J. Adachi; N. Watanabe; K. Soejima; A. Yagishita
  Eds. A. Yagishita and T. Sasaki: Atomic and Molecular Photoionization, Universal Academy Press, INC., 69, 78, 1996年, ［査読有り］
  英語
• Reactions of carbon-silicon binary cluster ions
  Y. Negishi; N. Watanabe; H. Shiromaru; Y. Achiba; N. Kobayashi
  Surface Review and Letters, 3, 1, 661, 665, World Scientific Publishing Co. Pte Ltd, 1996年, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• REACTION OF SICN+ (N=1-6) AND SICN- (N=2-4) WITH O-2 MOLECULES IN A RADIO-FREQUENCY ION-TRAP
  Y NEGISHI; A KIMURA; N KOBAYASHI; H SHIROMARU; Y ACHIBA; N WATANABE
  JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 103, 23, 9963, 9967, 1995年12月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• REACTIONS OF CARBON CLUSTER IONS STORED IN AN RF TRAP
  N WATANABE; H SHIROMARU; Y NEGISHI; Y ACHIBA; N KOBAYASHI; Y KANEKO
  ZEITSCHRIFT FUR PHYSIK D-ATOMS MOLECULES AND CLUSTERS, 26, 1, S252, S254, 1993年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• REACTIONS OF SCANDIUM CARBON BINARY CLUSTER IONS C(N)SC+ (N=2-6) WITH O-2 MOLECULES IN AN RF ION-TRAP
  N WATANABE; H SHIROMARU; Y NEGISHI; Y ACHIBA; N KOBAYASHI; Y KANEKO
  CHEMICAL PHYSICS LETTERS, 207, 4-6, 493, 497, 1993年05月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）
• SIMULTANEOUS STORAGE OF HETEROCHARGED CARBON CLUSTER IONS IN AN RF TRAP
  N WATANABE; H SHIROMARU; N KURIHARA; Y ACHIBA; N KOBAYASHI; Y KANEKO; J YODA
  NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, 69, 2-3, 385, 388, 1992年06月, ［査読有り］
  英語, 研究論文（学術雑誌）

• Inversion of surface voltage on H2O films affecting sublimation of CO underlayer
  Atsuki Ishibashi; Yasuhiro Oba; Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 258, 2019年08月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• Activation energy of OH-radical diffusion on water ice surface
  Ayane Miyazaki; Naoki Watanabe; W. M. C. Sameera; Tetsuya Hama; Hiroshi Hidaka; Akira Kouchi, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 258, 2019年08月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• Behavior of OH radical on ice
  Naoki Watanabe; Ayane Miyazaki; W. M. C. Sameera; Tetsuya Hama; Akira Kouchi, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 258, 2019年08月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• アモルファスMg₂SiO₄微粒子を覆った氷の光化学反応によるフォルステライト結晶の生成
  香内晃; 木村勇気; 大場康弘; 羽馬哲也; 渡部直樹; 橘省吾; 土山明; 延寿里美; 大坪貴文, 日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web), 2019, 2019年
• Reaction experiments on H exposure of solid methanol at low temperatures
  Yukiko Yarnall; Hiroshi Hidaka; Yasuhiro Oba; Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 255, 2018年03月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• H2 formation on interstellar dust grains: The viewpoints of theory, experiments, models and observations
  Valentine Wakelam; Emeric Bron; Stephanie Cazaux; Francois Dulieu; Cécile Gry; Pierre Guillard; Emilie Habart; Liv Hornekær; Sabine Morisset; Gunnar Nyman; Valerio Pirronello; Stephen D. Price; Valeska Valdivia; Gianfranco Vidali; Naoki Watanabe, Molecular Astrophysics, 9, 1, 36, 2017年12月01日
  Elsevier B.V., 英語, 書評論文,書評,文献紹介等
• Ortho-to-para ratios of hydrogen molecules desorbed from ice at around 10 K: What happens on cosmic ice dust?
  Naoki Watanabe; Hirokazu Ueta; Tetsuya Hama; Akira Kouchi, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 253, 2017年04月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• Ortho-to-para ratio of water photodesorbed from ice at 10 K and the origin of interstellar water
  Tetsuya Hama; Akira Kouchi; Naoki Watanabe, Journal of the Vacuum Society of Japan, 60, 7, 264, 274, 2017年
  Vacuum Society of Japan, 日本語, 書評論文,書評,文献紹介等
• 超高真空極低温透過型電子顕微鏡の開発─氷のその場観察をめざして─
  香内晃; 日高宏; 羽馬哲也; 木村勇気; 渡部直樹; 中坪俊一; 藤田和之; 新堀邦夫; 池田正幸, 雪氷, 2017年, ［査読有り］
  日本語
• 星間塵表面における量子トンネル水素付加反応：その同位体効果と表面構造依存
  羽馬哲也; 渡部直樹; 香内晃, 触媒, 2017年, ［査読有り］
  日本語
• 宇宙の塵の化学：原子から分子・星・惑星系へ
  羽馬哲也; 香内晃; 渡部直樹, 化学と教育, 64, 282, 283, 2016年12月, ［査読有り］
  日本語
• 固体芳香族炭化水素への水素・重水素原子付加から探る星間塵表面反応の速度論と同位体分別
  羽馬哲也; 植田寛和; 渡部直樹; 香内晃, 地球化学, 50, 2, 33, 50, 2016年06月, ［査読有り］
  日本語
• 27aCH-12 イオン打ち込み型移動管を用いた水和クラスターイオンの生成実験の現状4(27aCH 原子分子(原子・分子一般),領域1(原子分子・量子エレクトロニクス・放射線))
  中井 陽一; 日高 宏; 渡部 直樹; 小島 隆夫, 日本物理学会講演概要集, 69, 1, 175, 175, 2014年03月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 27aCH-13 NO^+による水クラスターイオン生成 : 準安定NO^+による影響(27aCH 原子分子(原子・分子一般),領域1(原子分子・量子エレクトロニクス・放射線))
  日高 宏; 中井 陽一; 小島 隆夫; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 69, 1, 175, 175, 2014年03月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 27aCH-5 極低温固体エタノールの水素-重水素トンネル置換反応(27aCH 原子分子(原子・分子一般),領域1(原子分子・量子エレクトロニクス・放射線))
  尾坂 和哉; 大場 康弘; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 69, 1, 173, 173, 2014年03月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• Role of quantum tunneling for the formation of H2O by reaction of H-2 with OH on interstellar grains
  Yasuhiro Oba; Naoki Watanabe; Tetsuya Hama; Kazuaki Kuwahata; Hiroshi Hidaka; Akira Kouchi, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 247, 2014年03月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• Diffusion of hydrogen atom on amorphous solid water: Thermal or tunneling?
  Naoki Watanabe; Kazuaki Kuwahata; Tetsuya Hama; Akira Kouchi, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 247, 2014年03月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• 27aBB-7 イオン打ち込み型移動管を用いた水和クラスターイオンの生成実験の現状3-水クラスターイオン生成実験(原子分子(原子分子一般,表面・固体),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  中井 陽一; 日高 宏; 渡部 直樹; 小島 隆夫, 日本物理学会講演概要集, 68, 2, 155, 155, 2013年08月26日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 27aBB-11 低温アモルファス氷表面での水素原子表面拡散の同位体効果(原子分子(原子分子一般,表面・固体),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  桑畑 和明; 羽編 哲也; 日高 宏; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 68, 2, 156, 156, 2013年08月26日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 26aEB-5 氷表面への水素・重水素原子照射による吸着原子数密度の同位体依存性(26aEB 融合セッション(原子・分子・キャピラリー),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  桑畑 和明; 羽馬 哲也; 日高 宏; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 68, 1, 182, 182, 2013年03月26日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 国際ワークショップ:Workshop on Interstellar Matter 2012 の開催報告
  渡部 直樹, 遊・星・人 : 日本惑星科学会誌, 21, 4, 389, 391, 2012年12月25日
  日本惑星科学会, 日本語
• 24pAB-2 共鳴多光子イオン化法による氷から熱脱離した水分子の原子核スピン温度測定実験(24pAB 原子分子(イオン・分子),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  羽馬 哲也; 渡部 直樹; 香内 晃, 日本物理学会講演概要集, 67, 1, 185, 185, 2012年03月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 24pAB-3 イオン打ち込み型移動管を用いた水和クラスターイオンの生成実験の現状2 : 水クラスターイオン生成実験(24pAB 原子分子(イオン・分子),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  中井 陽一; 日高 宏; 渡部 直樹; 小島 隆夫, 日本物理学会講演概要集, 67, 1, 185, 185, 2012年03月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 24pAB-1 アモルファス氷表面で生成した水素分子のオルソ/パラ比とその時間変化(24pAB 原子分子(イオン・分子),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  桑畑 和明; 羽馬 哲也; 渡部 直樹; 香内 晃, 日本物理学会講演概要集, 67, 1, 185, 185, 2012年03月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 23pEA-1 重水素原子の低温氷表面における拡散(23pEA 原子分子(原子・分子一般),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  羽馬 哲也; 渡部 直樹; 香内 晃; Pirronello Valerio, 日本物理学会講演概要集, 66, 2, 171, 171, 2011年08月24日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 24pEA-1 イオン打ち込み型移動管を用いた水和クラスターイオン生成実験の現状(24pEA 原子分子(イオン衝突),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  中井 陽一; 日高 宏; 渡部 直樹; 小島 隆夫, 日本物理学会講演概要集, 66, 2, 191, 191, 2011年08月24日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 22pGE-4 星間物質表面での水素反応(22pGE 領域10,領域7,領域9合同シンポジウム:水素アトミクス科学の展望-プロトニクスに向けて,領域10(誘電体,格子欠陥,X線・粒子線,フォノン))
  渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 66, 2, 987, 987, 2011年08月24日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 28aRA-11 水素-窒素原子低温表面反応によるアンモニア分子生成(28aRA 原子分子(理論・分光・表面),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  日高 宏; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 66, 1, 220, 220, 2011年03月03日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 27pRB-6 イオン誘起核生成研究の現状 : イオン移動管を用いた水和クラスタイオン生成装置の開発(27pRB 原子分子(電子衝撃・蓄積リング他),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  中井 陽一; 日高 宏; 渡部 直樹; 小島 隆夫, 日本物理学会講演概要集, 66, 1, 213, 213, 2011年03月03日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 28aRA-12 低温氷表面に吸着した水素原子の拡散メカニズム(28aRA 原子分子(理論・分光・表面),領域1(原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理))
  羽馬 哲也; 渡部 直樹; 香内 晃; 木村 勇気; Pirronello V., 日本物理学会講演概要集, 66, 1, 220, 220, 2011年03月03日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• Formation of H2O Ice through the Surface Reaction O2 + H at Low Temperatures: Reaction Kinetics and Structure of the Ice
  Oba, Y; Miyauchi, N; Chigai, T; Hidaka, H; Watanabe, N; Kouchi, A, Physics and Chemistry of Ice 2010, eds. Y. Furukawa, G. Sazaki, T. Uchida, N. Watanabe, Hokkaido University Press, Sapporo, ISBN: 978-4-8329-0361-6, 361, 368, 2011年
  英語
• Sequential hydrogenation of molecular oxygen on cold surfaces: reaction kinetics and structure of formed H2O ice
  Y.Oba; N.Miyauchi; H.Hidaka; T.Chigai; N.Watanabe; A.Kouchi, Proceedings of the International Astronomical Union, 280, 2011年, ［査読有り］
  英語
• Ammonia formation by the successive hydrogenation of N atoms trapped in solid N-2 at 10 K
  Hiroshi Hidaka; Motohiro Watanabe; Akira Kouchi; Naoki Watanabe, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 239, 2010年03月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• Physicochemical processes of atomic hydrogen on amorphous solid water at very low temperatures
  Naoki Watanabe; Akira Kouchi; Hiroshi Hidaka; Yuki Kimura; Tetsuya Hama, ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 239, 2010年03月
  英語, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
• Formation of amorphous H₂O ice from the reactions of cold H atoms with solid O₂ at 10 K
  A. Kouchi; N. Watanabe; H. Hidaka; N. Miyauchi; Y. Oba; T. Chigai, Astron. Soc. Pacific Conf. Ser., 414, 338, 346, 2010年, ［査読有り］
  英語
• 210 低温固体表面における水素,窒素原子結合反応によるアンモニア分子生成(オーラルセッション7 分子雲・原始惑星系円盤)
  日高 宏; 渡辺 元博; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2009, 38, 38, 2009年09月28日
  日本惑星科学会, 日本語
• P202 氷星間塵表面におけるホルムアルデヒドの重水素化経路の特定(ポスターセッション2)
  渡辺 元浩; 日高 宏; 渡部 直樹; 香内 晃, 日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2009, 87, 87, 2009年09月28日
  日本惑星科学会, 日本語
• 27pZB-7 低温アモルファス氷表面における水素原子の拡散・脱離(原子分子,領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
  渡部 直樹; 香内 晃; 木村 勇気, 日本物理学会講演概要集, 64, 2, 96, 96, 2009年08月18日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 24aRB-6 低温酸素固体表面への水素原子付加反応(原子分子・放射線融合(イオン-表面相互作用),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
  宮内 直弥; 日高 宏; 長岡 明宏; 渡部 直樹; 香内 晃, 日本物理学会講演概要集, 63, 1, 166, 166, 2008年02月29日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 24aRB-7 低温氷表面での水素原子付加反応 : アモルファスと結晶による違い(原子分子・放射線融合(イオン-表面相互作用),領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
  日高 宏; 宮内 直弥; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 63, 1, 166, 166, 2008年02月29日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 19pXH-6 10 Kにおけるメタノール分子と重水素原子の表面反応(原子・分子,領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
  長岡 明宏; 日高 宏; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 62, 1, 149, 149, 2007年02月28日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 19pXH-7 低温アモルファス氷表面におけるCOへのH/D付加反応の同位体効果(原子・分子,領域1,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)
  日高 宏; 長岡 明宏; 香内 晃; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 62, 1, 149, 149, 2007年02月28日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 星間塵表面反応によるメタノールの重水素濃集機構
  長岡 明宏; 渡部 直樹; 日高 宏; 香内 晃, 遊・星・人 : 日本惑星科学会誌, 15, 1, 4, 11, 2006年03月25日
  日本惑星科学会, 日本語
• 28pYB-5 アモルファス氷表面における化学反応 : 宇宙塵表面の化学進化(28pYB 領域9シンポジウム:制限された場における水分子の科学,領域9(表面・界面,結晶成長))
  渡部 直樹; 香内 晃; 長岡 明宏; 日高 宏, 日本物理学会講演概要集, 61, 1, 886, 886, 2006年03月04日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 20pTE-11 水素原子付加反応による低温 H_2CO 分子表面での CH_3OH 生成
  日高 宏; 白木 隆裕; 渡部 直樹; 香内 晃, 日本物理学会講演概要集, 58, 2, 104, 104, 2003年08月15日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 22pTE-4 星間塵上における原子分子過程 : 原子分子実験屋のアプローチ
  渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 58, 2, 134, 134, 2003年08月15日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 28pXE-14 Eu^+ イオンの 4d 巨大共鳴における多ピーク構造の観測
  小島 隆夫; 陳 帆夫; 北島 昌史; 小泉 哲夫; 中井 陽一; 山岡 人志; 渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 58, 1, 154, 154, 2003年03月06日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 8pWF-2 極低温星間麈表面での分子進化(主題:低速原子衝突と低音化学反応,領域1シンポジウム,領域1)
  渡部 直樹, 日本物理学会講演概要集, 57, 2, 129, 129, 2002年08月13日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• P01 紫外線照射によるアモルファスD_20-CO氷からのCO_2生成過程(ポスターセッション)
  渡部 直樹; 香内 晃, 日本惑星科学会秋期講演会予稿集, 2001, 57, 57, 2001年10月06日
  The formation of carbon dioxide molecules from D_2O/CO binary ice induced by UV irradiation have been studied experimentally. The measured conversion rate of CO to CO_2 is about one order higher than previously reported ones. Our results imply that the CO_2 formation by the UV process can be efficient even in a quiescent dense cloud., 日本惑星科学会, 日本語
• UV-PHOTOSTIMULATED PRODUCTION OF D_2 MOLECULES FROM AMORPHOUS D_2O ICE AT 10K
  WATANABE Naoki; HORII Toshikazu; KOUCHI Akira, Atomic collision research in Japan, 24, 141, 142, 1998年11月
  英語
• 28a-L-6 紫外線照射によるアモルファス氷からの重水素分子生成
  渡部 直樹; 堀井 俊和; 香内 晃, 日本物理学会講演概要集, 53, 2, 897, 897, 1998年09月05日
  一般社団法人日本物理学会, 日本語
• 期待効用極大化原理の妥当性をめぐる問題 : ハルシャーニ(J. Harsanyi)とワトキンス(J. Watkins)の論争を中心として
  渡部 直樹, 三田商学研究, 31, 2, 53, 72, 1988年06月25日
  慶應義塾大学, 日本語

• Experimental approach to fast ortho to para nuclear spin conversion of hydrogen molecule on dust grain analogues
  Naoki Watanabe
  COSPAR 2021, Chemical Evolution and Origin of Life, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2021年01月29日 - 2021年02月01日, ［招待講演］
• Clarifying a proton-hole transfer in ice by the new method of OH detection
  Naoki Watanabe
  Frontier of structures and dynamics of water by advanced spectroscopic techniques, 2020年10月27日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］
• Behavior of OH radical on ice
  Naoki Watanabe
  Water in the Universe in the ACS National Meeting, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2019年08月25日 - 2019年08月29日, ［招待講演］
• Ortho-to-Para Ratios in water and H2 desorbed from ice --Experimental view--
  Naoki Watanabe
  Astrochemistry: From nanometers to megaparsecs - A symposium in honour of John H. Black, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2019年06月24日 - 2019年06月28日, ［招待講演］
• Behavior of OH Radical on an Ice Surface at Low Temperatures
  Naoki Watanabe
  35th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2019年06月05日 - 2019年06月07日, ［招待講演］
• Detection of OH radicals on amorphous solid water
  Naoki Watanabe
  IAU Symposium 350 Laboratory Astrophysics: From Observations to Interpretation, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2019年04月14日 - 2019年04月29日, ［招待講演］
• Infrared measurements on efficient chemical desorption of hydrogen sulfide from amorphous solid water
  Naoki Watanabe
  Oxygen in Space, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2018年10月16日 - 2018年10月17日, ［招待講演］
• 星間塵表面の化学：重水素濃集に果たす役割
  渡部 直樹
  日本地球化学会年会, 2018年09月11日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国内会議］
• Measurements of activation energies for diffusion of hydrogen atom on pure CO solid
  N. Watanabe
  European Conference On Surface Science (ECOSS34), 2018年08月26日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Infrared Measurements of Efficient Chemical Desorption of Hydrogen Sulfide from Amorphous Solid Water
  N. Watanabe
  COSPAR 2018, The Evolving Chemical Universe: from proto-stars to the Origin of Life, 2018年07月26日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Surface Chemistry of the ISM: Experimental Approach to grain surface processes
  N. Watanabe
  The Olympian Symposium 2018 Gas and stars from milli- to mega- parsecs, 2018年05月01日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Strong temperature dependence of H2 nuclear spin conversion on ice: what controls the rate?
  Naoki Watanabe
  Dust and Ice Particles Spectroscopy and Scattering, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2017年09月25日 - 2017年09月28日, ［招待講演］
• H ₂ortho-para conversion on amorphous solid water
  N. Watanabe
  International Conference on Photonic Electronic and Atomic Collisions(ICPEAC2017), 2017年07月26日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• 低温氷表面における水素の化学物理過程：宇宙の分子進化の鍵
  渡部 直樹
  日本真空学会関西支部＆日本表面科学会関西支部合同セミナー２０１７水素の挙動と物質科学 －最近の展開－, 2017年07月06日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国内会議］
• Ortho-to-para nuclear spin conversion of H₂ on ice: a key to chemical evolution in space
  Naoki Watanabe
  XXXVI BIENNAIAL MEETING OF THE SPANISh ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY, 2017年06月25日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Physicochemical processes on Ice Dust towards Deuterium Enrichment”,
  N. Watanabe
  International Symposium on Molecular Spectroscopy, 2017年06月19日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Physicohemical Processes on ice dust towards deuterium enrichment
  N.Watanabe
  International Symposium on Molecular Spectroscopy 72ND MEETING, 2017年06月19日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Ortho-to-para ratios of hydrogen molecules desorbed from ice at around 10 K: What happens on cosmic ice dust?
  N. Watanabe; H. Ueta; T. Hama; A. Kouchi
  The 253thAmerican Chemical Society National Meeting, 2017年04月02日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  ［招待講演］, ［国際会議］
• Strong temperature dependence of ortho-to-para conversion of H₂ on amorphous solid water at around 10 K
  N. Watanabe
  EUROPEAN CONFERNCE ON LABORATORY ASTROPHYSICS (ECLA2016)GAS ON THE ROCKS, 2016年11月21日, 英語, 口頭発表（一般）
  Madrid, Spain, ［招待講演］, ［国際会議］
• Experimental approach to hydrogen chemistry on grain surfaces: molecular formation
  N. Watanabe
  Center for Astrochemical Studies Seminar, 2016年10月12日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Germany, ［招待講演］, ［国際会議］
• Experimental approach to ortho-to-para ratio of hydrogen and water molecules desorbed from ice at around 10 K
  Naoki Watanabe
  Workshop on Astrochemistry in Star and Planet Formation, 2016年02月16日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Riken, Saitama, Japan, ［招待講演］, ［国際会議］
• Deuterium chemistry and nuclear spin conversion on grain surfaces: implication to deuterium enrichment
  N. Watanabe
  From clouds to protoplanetary disk: the astrochemical link, 2015年10月05日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Hans Harnack Haus, Berlin, Germany, ［招待講演］, ［国際会議］
• Grain Surface Chemistry: What Happens Without Photons and Ions
  N. Watanabe
  A symposium to honor Lou Allamandola’s Contributions to the Molecular Universe, 2015年09月13日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Annapolis, MD, USA, ［招待講演］, ［国際会議］
• Role of Tunneling in the Formation and Deuterium Enrichment of Molecules on Dust Grains
  Naoki Watanabe
  Astrobiology Science Conference 2015, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2015年06月15日 - 2015年06月19日, ［招待講演］
• Experimental Approach to Chemistry of Cosmic Dust
  N. Watanabe
  COST Action Our Astrochemical History CM1401, 2015年05月25日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  The Czech Republic, ［招待講演］, ［国際会議］
• Experimental approach to nonenergetic physicochemical processes on icy grains
  Naoki Watanabe
  Icy Grain Chemistry for Formation of Complex Organic Molecules: From Molecular Clouds to Protoplanetary Disks, Comets and Meteorites, 2015年03月05日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
  Tokyo Institute of Technology, Japan, ［招待講演］, ［国際会議］
• What controls the diffusion mechanism of hydrogen atom on ice?
  Naoki Watanabe
  Second Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2015年02月23日 - 2015年02月26日, ［招待講演］
• Nuclear spin temperatures of hydrogen and water molecules formed and trapped on ice
  Naoki Watanabe
  Nuclear Spin Effects in Astrochemistry 2014, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  2014年06月09日 - 2014年06月11日, ［招待講演］
• Diffusion of hydrogen atom on amorphous solid water: Thermal or tunneling?
  N. Watanabe
  247th ACS Chemistry & Materials for Energy, 2014年03月16日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Dallas, USA, ［招待講演］, ［国際会議］
• Physics and chemistry of hydrogen on cosmic dust: diffusion, spin temperatures, and water formation
  N. Watanabe; T. Hama; H. Hidaka; Y. Kimura; A. Kouchi; Y. Oba; V. Pirronello
  First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics, 2013年02月, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Kauai, Hawaii, ［招待講演］, ［国際会議］
• Physicochemical Processes of Hydrogen on Ice: A Key for Chemical Evolution in Space
  N. Watanabe
  2nd International Symposium on Hierarchy and Holism, 2013年02月, 英語, 口頭発表（招待・特別）
  Tokyo, Japan, ［招待講演］, ［国際会議］
• Surface diffusion mechanism of atomic hydrogen and the ortho/para ratio of nascent H₂ molecule on amorphous solid water at around 10 K
  N. Watanabe
  International Lorentz Center Workshop: Dynamical Phenomena at Surfaces: The Role of Complexity, 2012年11月, 英語
  Leiden, The Netherlands, ［招待講演］
• Grain surface processes at very low temperatures: hydrogen diffusion and tunneling reactions
  N. Watanabe
  Gordon Research Conference, Radiation Driven Processes in Physics, Chemistry, Biology, and Industry, 2012年07月, 英語
  New Hampshire, USA, ［招待講演］
• Spin temperatures of hydrogen and water molecules on amorphous solid water
  N.Watanabe
  ASTROCHEM 2012, 2012年07月, 英語
  Kolkata, India, ［招待講演］
• Hydrogen processes on dust grains: H atom diffusion and water formation
  N.Watanabe
  30th COSPAR Scientific Assembly, 2012年07月, 英語
  Mysore, India, ［招待講演］
• Hydrogen chemistry on cold grain surfaces
  N.Watanabe
  XVIIIth Symposium on Atomic, Cluster, and Surface Physics, 2012年01月, 英語
  Alpe d'Huez, France, ［招待講演］
• Hydrogen tunneling reaction and its isotope effect at a low temperature ice surface: Origin of deuterium enrichments in interstellar formaldehyde and methanol
  N. Watanabe; H. Hidaka; A. Kouchi; N. Watanabe; H. Hidaka; A. Kouchi
  International Conference on the Research of Chemistry and Physics of Matrix Isolated Species（MATRIX2011）, 2011年07月, 英語
  Vancouver, Canada, ［招待講演］
• Ice surface chemistry of hydrogen atom in space
  N. Watanabe; H. Hidaka; T. Hama; A. Kouchi; T. Chigai; Y. Kimura
  27th European Conference on Surface Science, ECOSS 27, 2010年08月, 英語
  Groningen, the Netherlands, ［招待講演］
• Surface processes of atomic hydrogen at very low temperatures relevant to astrochemistry
  N. Watanabe
  24th International Conference on Atomic Collisions in Solids ICACS- 24, 2010年07月, 英語
  Krak?w, Poland, ［招待講演］
• Chemistry of atomic hydrogen on interstellar ice grains at very low temperatures
  N. Watanabe; H. Hidaka; A. Kouchi; T. Hama; Y. Kimura
  Western Pacific Geophysics Meeting, 2010年06月, 英語
  Taipei, Taiwan, ［招待講演］
• Physicochemical processes of atomic hydrogen on amorphous solid water at very low temperatures
  N. Watanabe; A. Kouchi; H. Hidaka; Y. Kimura; T. Hama
  239th American Chemical Society National Meeting & Exposition, 2010年03月, 英語
  San Francisco, USA, ［招待講演］
• Ice surface reactions: its role in chemical evolution in space
  N.Watanabe
  ILTS International Symposium "Frontier of Low Temperature Science", Sapporo, 2009年11月, 英語
  Sapporo, ［招待講演］
• Tunneling reactions of atomic hydrogen and molecules on amorphous solid water at very low temperatures
  N. Watanabe
  Horiba-ISSP International Symposium on “Hydrogen and water in condensed matter physics”, 2009年10月, 英語
  Chiba, ［招待講演］
• Nonenergetic reactions between hydrogen and molecules On Interstellar Grain Surfaces
  N. Watanabe
  XXVI International Conference on Photonic, Electronic, and Atomic Collisions, 2009年07月, 英語
  Michigan, USA, ［招待講演］
• Reactions of hydrogen atoms and molecules on amorphous solid water at very low temperatures
  N. Watanabe
  Gordon Research Conferences, Physics & Chemistry of Matrix-Isolated Species, 2009年07月, 英語
  Oxford, UK, ［招待講演］
• Experimental approach to grain surface reactions of hydrogen and deuterium atoms
  N.Watanabe
  International Lorentz Center Workshop: Interstellar Surfaces: From Laboratory to Models, 2008年10月, 英語
  Leiden, Holland, ［招待講演］
• Grain surface chemistry: fractionation routes
  N. Watanabe
  The Molecular Univers: an International Meeting on Physics and Chemistry of the Intersteller Medium, 2008年05月, 英語
  Arcachon, France, ［招待講演］
• Simultaneous irradiation experiments of H₂O-CO binary ice with UV photons and cold H atoms
  N. Watanabe; A. Nagaoka; O. MouriI; A. Kouchi; V. Pirronello
  Asia-Oceania Geosciences Society Annual Meeting, 2007年08月, 英語
  Bangkok, Thailand, ［招待講演］
• Laboratory study of chemical processes on interstellar ice grains
  N. Watanabe; A. Nagaoka; H. Hidaka; A. Kouchi
  XXIV International Union of Feodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly, 2007年07月, 英語
  Perguia, Italy, ［招待講演］
• Reactions of hydrogen and deuterium atoms with CO, formaldehyde, and methanol on ice grains
  N.Watanabe
  International Astrophysics and Astrochemistry Meeting: Molecules in Space & Laboratory, 2007年05月, 英語
  Paris, France, ［招待講演］
• Formation of simple organic molecules by Hydrogenation on grain surfaces
  N. Watanabe
  International Astronomical Union Symposium: Astrochemistry,, 2005年08月, 英語
  California,USA, ［招待講演］
• Formation of deuterated methanol by surface reactions at 10 K
  N. Watanabe; A. Nagaoka; A. Kouchi
  Asia-Oceania Geosciences Society Annual Meeting, 2005年06月, 英語
  Singapore, ［招待講演］
• Evolution of CO molecule on dusts in dense core: formation of H₂CO and CH₃OH
  N. Watanabe
  The 4th International Symposium on New Trends of Physics, Recent Advances in Astrophysics and Planetary Science -from the early universe to the Solar system-, 2005年03月, 英語
  Sapporo, ［招待講演］

• 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育

• 日本地球惑星科学連合
• 原子衝突学会
• 日本惑星科学会
• 日本物理学会

• 分子雲初期における水和珪酸塩形成の可能性を探る
  科学研究費助成事業
  2024年04月01日 - 2027年03月31日
  中井 陽一; 渡部 直樹
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 国立研究開発法人理化学研究所, 24K00699
• ラジカルの拡散が活性化させる星間塵表面での分子進化：複雑有機分子生成の鍵
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2022年04月01日 - 2027年03月31日
  渡部 直樹; 柘植 雅士; Sameera W.M.C.
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 22H00159
• 気相・固相の反応素過程に基づく中間温度における分子進化モデル
  科学研究費助成事業
  2020年11月19日 - 2025年03月31日
  相川 祐理; 古家 健次; 高柳 敏幸; 山崎 祥平; 花輪 知幸; 吉田 直紀; 渡部 直樹
  日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 東京大学, 20H05847
• 次世代アストロケミストリー：素過程理解に基づく学理の再構築
  科学研究費助成事業
  2020年11月19日 - 2025年03月31日
  坂井 南美; 橘 省吾; 中野 祐司; 相川 祐理; 今田 裕; 渡部 直樹
  低温低密度の単純な環境を前提としてきた星間化学を刷新し、惑星系形成領域のように、ガスや固体物質の組成が劇的に変化する広範な物理環境に対応できる強固な学術基盤を構築するための領域全体の連携を支援した。大きく異なる分野の融合研究を推進する計画であるため、分野間の相互研究理解が極めて重要である。そのために、下記３つの手法で相互理解を深めた。
  ①話題提供：総括班会議での運営議論の後、各班代表から新たな課題となりつつあるテーマや、重要なテーマの紹介を行ってもらい、議論を行った。各班の研究計画への他班からのフィードバックとしての役割を担った。
  ②セミナー：各班の研究テーマの背景にある基本的知見を、学生などを含めた他班の若手までもが理解しなければ、真の意味での融合・共同研究は難しい。このため、修士学生でもわかりやすいように日本語での基礎セミナーを1－2ヶ月に1度のペースで開催し始めた。また、参加できなかったメンバーのために、期間を定めて動画の公開も行った。
  ③ミクロ班会合：素過程理解に基づく学理の再構築のためには、どのような分子や化学反応素過程に着目すべきかを、逐次議論していくことが重要となる。そのために、より踏み込んだ詳細議論を行う場として、1-2ヶ月に1度のペースで開始した。
  これらに加え、協力研究者である渡部直樹教授を連携コーディネータとし、班間での議論促進に取り組んだ。例として、2021年11月(コロナにより約1年延期)にInternational workshop on interstellar matterを開催した。150名もの異分野研究者が集い、非常に活発に分野をまたぐテーマについての議論が行われた。 なお、コロナ禍であったため、国外からの招聘や出張旅費の計画は臨機応変に組替えを行った。具体的には、オンライン議論促進アプリ・ソフトの活用や動画記録でのセミナー開催などが挙げられる。
  日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 国立研究開発法人理化学研究所, 20H05844
• 極低温星間塵表面における有機硫黄分子の化学反応
  科学研究費助成事業
  2023年03月08日 - 2024年03月31日
  渡部 直樹; NGUYEN THANH
  本研究の目的は，星や惑星誕生の場である星間分子雲に存在する固体微粒子，氷星間塵上での硫黄を含む分子の化学反応を実験的に検証し，宇宙における硫黄の化学進化をより詳細に理解することである。研究対象として，これまでに星間分子雲で観測されている硫黄を含む化学種，硫化カルボニル（OCS），メチルメルカプタン（CH3SH），二酸化硫黄（SO2）を選択した。超高真空（10-8Pa程度）チャンバー内で作製し，10ケルビン（K）に冷却されたアモルファス氷上にそれらの分子を蒸着し，水素原子との反応を検証した。反応はフーリエ変換型赤外吸収分光高度計でその場観測され，さらに氷から脱離する成分は四重極型質量分析計で分析された。
  いずれの分子も水素原子との反応には活性化エネルギー障壁が存在するため，通常10K程度の極低温では熱的に反応しえないが，量子トンネル効果による水素原子付加反応が進行した。OCSからはチオギ酸（HCOSH），SO2からはスルフィン酸（HSOOH）など，これまでの天文観測ではなじみのなかった硫黄を含む分子が生成し，CH3SHを含むいずれの分子も水素原子との反応で最終的に硫化水素（H2S）を生成した。硫化水素は水素原子との反応で容易にガス化するため，これらの硫黄を含む分子はいずれも氷星間塵上には固体として残りにくい化学種だと考えられる。これは，これまでの天文観測結果と極めて調和的である。
  上記の研究成果の大半は既に学術論文として公表され（Nguyen et al. 2021, 2023; The Astrophysical Journal），現時点でもう1報の論文投稿の準備がほぼ整っている。さらに，関連する化学反応を対象とした量子化学計算論文に実験データを提供し，実験と理論の両面で星間化学の発展に大きく貢献した。
  日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 22KF0001
• 極低温星間塵表面における有機硫黄分子の化学反応
  科学研究費助成事業
  2021年11月18日 - 2024年03月31日
  渡部 直樹; NGUYEN THANH
  本研究は，極低温の星間塵表面における有機硫黄分子の化学反応を実験的に調べることを目的としている。本年は，硫黄を含む化合物の中で唯一固体として検出されている星間分子：硫化カルボニル（OCS)に着目し，星間塵表面でのH原子との反応性を調べた。真空中で10ケルビンに冷却したアモルファスH2O氷上に固体OCSを作製し，水素原子と反応させたところ，生成物としてCO, H2S, H2CO, およびCH3OHが検出された。量子化学計算により，氷とOCS分子の結合エネルギーや各種表面反応の活性化エネルギーを求めたところ，これらを生成する過程として，OCS + H → OCSHが始めに生じ,その後，さらに水素原子付加反応 OCSH + H → H2S + COが生じる連続反応であることがわかった。H2CO, CH3OHは左記の反応で生成したCOにH原子がさらに逐次付加して生成したものである。また，最近の天文観測で星間空間に見つかっているHC(O)SHが，氷星間塵表面でHCOとSHラジカルとの反応により生成しうることが初めて示唆された。この反応経路はこれまで知られていなかった新たな生成機構を示すものである。また，本研究により，比較的な簡単なOCS分子から，外部からのエネルギーを必要としないH原子付加反応により，多様な分子が生成されることが分かった。また，S含有物として，もっとも存在度が高いと思われるH2Sが最終生成物として残ることが明らかになった。
  日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 21F21319
• 星間塵表面における分子進化の解明：素過程からのアプローチ
  科学研究費助成事業 特別推進研究
  2017年04月25日 - 2022年03月31日
  渡部 直樹; 大場 康弘; 杉本 敏樹; 中井 陽一
  超高真空実験槽中に氷星間塵表面を擬似したアモルファス氷表面を作製し，紫外線照射で生成したのOHラジカルの表面拡散の活性化エネルギーを求めることに，世界で初めて成功した（渡部，宮崎，羽馬）。また，OHラジカルの吸着状態と脱離メカニズムを明らかにした。これらの成果には，新たに雇用した研究補助者（WMC Sameera）の量子化学計算によるところが大きい。この結果を発表すべく，論文の執筆を始めた。
  星間塵表面物質のひとつである炭素質表面を，グラファイトディスクのレーザーアブレーションにより真空実験槽内でその場作製し，その構造と作製条件の依存性を，透過型電子顕微鏡を用いて調べ，いつでも最適な試料表面を作製するノウハウを確立した（柘植，木村）。
  極低温超高真空原子間力顕微鏡の特性を調べた。観測する基板が9～10Kの極低温に到達すること，それを維持出来る熱負荷の確認を行った。極低温下でシリコン結晶を観測することができ基本的な運転を習熟した。（日高，香内）。
  氷表面上に分子イオンが吸着した際の生成物を検出するイオンピックアップ装置の立ち上げを行った。冷凍基板および赤外分光計，イオン源を超高真空槽に設置し，極低温氷の作製など予備実験を行った（渡部，大場，中井）
  杉本は京都大学から分子科学研究所への異動に伴い，装置の移設・再構築を行った。また，分光測定中の振動ノイズを軽減するため，希釈冷凍機から液体ヘリウム貯め込み式の冷却方式への転換作業を進めた。氷表面に対する和周波発生振動分光を行ったところ，表面特有の水素結合構造を有する液晶相が熱力学的な安定相として氷表面に存在することを発見した。
  日本学術振興会, 特別推進研究, 北海道大学, 17H06087
• 星間分子雲初期に起こるケイ酸塩星間塵表面での分子進化
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2017年04月01日 - 2018年03月31日
  渡部 直樹; 大場 康弘
  本研究は，未解明になっている，星間塵表面に氷マントルが生成される以前の，ケイ酸塩星間塵表面での分子生成，重水素濃集に着目し，化学・物理素過程を系統的かつ定量的な実験で調べ，星間塵上での分子進化の解明を目指すものである。採択と同時に，研究の根幹をなす，新たなケイ酸塩試料作製装置開発に向け，真空ポンプ，真空部品などを購入した。また，表面を原子間力顕微鏡で評価するため，カンチレバーチップを購入した。同時に，プラズマ放電による鉱物サンプル試料の作製を業者に依頼した。ケイ酸塩試料作製装置の開発は引き続き行っているところだが，業者に作製を依頼したサンプル試料がかなり高品質であることが分かった。
  また，採択直後に東京理科大学にて，本研究課題についての研究討論を行い，本課題の独創性や重要性をアピールすることができた。
  その後，すぐに現在実施中の特別推進研究が採択されたため，本研究課題の実施は7月28日をもって終了した。しかし，上記の取り組みは特別推進研究に引き継がれるため，基盤研究Aで行った討論，整備した装置類は将来にわたって有効に活用される。
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 17H01169
• 星間塵表面での分子進化と新しい同位体分別機構
  科学研究費助成事業 基盤研究(S)
  2012年05月31日 - 2017年03月31日
  渡部 直樹; 日高 宏; 大場 康弘; 羽馬 哲也; 香内 晃
  星間分子雲における分子生成・進化・同位体分別（化学進化）を明らかにすることは、太陽系の物質起源を研究するうえで重要である。本研究では、化学進化の鍵を握る、極低温下における氷星間塵表面でのトンネル反応による分子生成・重水素濃集プロセスを定量的な実験で調べた。氷表面での水素原子拡散係数と拡散メカニズム、水分子などの基本分子や始原的有機分子の生成・重水素濃集の反応経路やと化学進化に果たす役割を明らかにした。
  日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 24224012
• イオン誘起核生成実験：新しい宇宙ダスト形成機構の提案
  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
  2014年04月01日 - 2016年03月31日
  渡部 直樹; 植田 寛和
  宇宙空間に存在する固体微粒子は星間物質の進化にきわめて重要な役割を果たす．固体微粒子の形成過程の詳細は未解明だが，一般に中性ガスの冷却過程で，気相中で形成されたと信じられている．本研究は従来考えられてこなかった，イオンを核とする微粒子形成過程（イオン誘起微粒子核生成）に実験的に迫る試みである．イオンを真空中の微小領域に長時間閉じ込めることができるイオントラップ装置を製作し，装置の評価を行うと共に，イオン誘起微粒子核生成の初期過程であるクラスターイオン生成を調べた．
  日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 26610137
• 氷生成過程のその場観察・構造解析のための極低温超高真空透過型電子顕微鏡の開発
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2013年10月21日 - 2016年03月31日
  香内 晃; 日高 宏; 大場 康弘; 羽馬 哲也; 千貝 健; 渡部 直樹; 木村 勇気; 都丸 隆行
  氷の構造（ミクロ～マクロ）を解析するための超高真空極低温透過型電子顕微鏡を開発した．鏡体内で制御された条件での氷の作製が可能であり，氷に紫外線を照射することもできる．
  本装置を用いて以下の研究を行った．(1)アモルファス氷のミクロな欠陥構造を初めて直接観察した．(2)氷Ih，氷Icへ75-100Kで紫外線を照射することにより，氷XIが生成されることを発見した．一方，アモルファス氷では相転移は観察されなかった．(3)CO:H2O=10:1-50:1を10Kで蒸着しその後温度を上昇させCOを昇華させると，高密度アモルファス氷が生成されることを見出した．この方法をマトリックス昇華法と命名した．
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 25247086
• 反応非平衡条件下でのイオン誘発核生成の定量的解明：生成素反応への実験的アプローチ
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2013年04月01日 - 2016年03月31日
  中井 陽一; 渡部 直樹; 小島 隆夫; 日高 宏
  イオン選別入射型移動菅を用いて、H3O+(H2O)nイオンの水分子逐次付加反応に関するギブスの自由エネルギー変化を従来の測定に比べて安定で精度良く測定できた。さらに、水蒸気中でのH3O+(H2O)nイオンの水分子逐次付加/脱離反応平衡に対して、反応平衡定数の経験的な有効温度を得ることができた。有効温度は電場の影響を受けた衝突エネルギーを代表する物理量である。その電場依存性を表すパラメータにH3O+(H2O)nイオンの構造が反映される可能性を見出した。RFイオントラップをクラスターイオン生成実験に利用するために、トラップを用いたイオン質量選別などのイオン操作法の試験研究を行った。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 国立研究開発法人理化学研究所, 25287148
• 大気中でのイオン誘発核生成の定量的解明：反応素過程実験からのアプローチ
  科学研究費助成事業 基盤研究(C)
  2010年04月01日 - 2013年03月31日
  中井 陽一; 渡部 直樹; 小島 隆夫; 日高 宏
  イオンが誘発する微粒子核生成の初期過程であるクラスターイオン生成について実験的研究を行った。反応経路を制限するために、クラスターイオン生成の種イオンの生成および選別を行う領域とクラスターイオンを生成・成長させる領域を分離した実験装置を開発した。H3O+(H2O)nクラスターイオンについて、結合水分子数が1個変化する際のギブスの自由エネルギー変化の測定を行い、我々の手法は従来の測定にくらべて安定な精度の良い測定結果を得られることがわかった。NO+イオンを種イオンとする場合、水素分子を緩衝ガスにして、種イオンに含まれる準安定状態のNO+イオンが及ぼす影響を大きく減少させた実験を行えるようになった。
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 独立行政法人理化学研究所, 22540498
• 星間塵表面反応:分子進化と同位体分別機構の新展開
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  2012年 - 2012年
  渡部 直樹; 日高 宏; 羽馬 哲也
  本研究は,極低温下での星間塵表面反応素過程の詳細を実験的に調べ,星間分子雲での分子進化と同位体分別における星間塵の役割を明らかにすることを主たる目的としている.本研究課題が採択されると同時に,始原天体に関する国際会議(新潟),原始太陽系における鉱物・水・有機物に関する国際シンポジウム(東京)および日本地球惑星科学連合大会(千葉幕張)に出席し,星間塵表面における水分子および始原有機分子生成に関する研究の現状報告を行ない,同位体濃集プロセスに関する情報収集・議論を通して本研究の重要性や独創性を充分アピールすることができた.
  現有実験装置の改良も本研究課題の重要な目的である。まず気相の原子・分子を検出する装置を駆動するための電源ユニット(NIM標準ビン電源,クリアパス社製)を購入し,信号検出系の改善に取り組み始めた.改良は現時点でも引き続き行っているところだが,これにより,実験の際の信号/ノイズ比が向上し,さらに規則的に現れる電気的なノイズを除去することが可能になると予想され、実験値の精度向上等大きな効果が期待される.
  その後すぐに現在実施中の基盤研究Sが採択されたため,本研究課題の実施は5月31日をもって終了した.しかし,上記の取り組みは基盤研究Sに引き継がれるため,基盤研究Aで行った発表・研究議論,整備した物品は、将来にわたって有効に活用される.
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 24244083
• アモルファス氷の表面構造解析:低温表面原子反応における触媒的効果の実体解明
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2010年 - 2012年
  香内 晃; 渡部 直樹; 日高 宏
  超高真空原子間力顕微鏡の試料冷却装置ならびに水蒸気を導入するためのガス導入系を作製した.これにより,低温の金属基板上にアモルファス氷を蒸着法で作製し,表面構造を原子分解能で観察できるシステムが完成した.蒸着法で作製したアモルファス氷の表面構造の直接観察に初めて成功し,アモルファス氷が非常にポーラスであることが分かり,触媒的効果を与える一因になっていることが明らかになった.
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22340157
• 氷表面反応の科学：原子トンネル反応と同位体分別機構
  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究課題提案型)
  2009年 - 2011年
  渡部 直樹; 日高 宏
  光などの外からのエネルギーを必要としない氷表面反応,特に原子トンネル反応素過程とその同位体効果を実験的に調べ,以下の知見を得た. (1)極低温アモルファス氷上での水素原子表面拡散の活性化エネルギー, (2)氷表面でH-H再結合により生成した水素分子の核スピン温度, (3)ホルムアルデヒドの原子トンネル反応による重水素濃集過程, (4)OHラジカルとCO表面反応によるCO_2生成過程.
  日本学術振興会, 新学術領域研究(研究課題提案型), 北海道大学, 21200048
• 極低温星間塵表面反応による水分子の重水素濃集
  科学研究費助成事業 基盤研究(C)
  2009年 - 2011年
  渡部 直樹; 日高 宏
  星間分子雲における水分子生成およびその重水素濃集過程の鍵を握る星間塵表面反応を実験的に調べ,以下のような知見を得た.(1)OHラジカルとH_2分子のトンネル表面反応により,分子雲環境でもH_2Oが生成し得ることを初めて明らかにした.(2)上記反応の同位体効果を調べたところ,重水素濃集には水酸基がD化(OD)していることが本質的で,その後D化した水素分子(HD, D_2)が反応したとしても,それ以上の重水素濃集は起こりにくいことを明らかにした.
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 21540502
• 表面原子反応におけるアモルファス氷の触媒効果
  科学研究費助成事業 基盤研究(S)
  2005年 - 2009年
  香内 晃; 渡部 直樹
  星間分子雲における水素原子の係わる表面原子反応を新たに開発した実験装置を用いて包括的に調べ,水素分子,水,二酸化炭素,ホルムアルデヒド,メタノールなど重要な星間分子の生成機構を解明した.水素原子のアモルファス氷への付着係数の測定に成功し,反応速度定数を求めることが可能になった.種々の反応において,アモルファス氷が存在する時には高温での反応性が著しく増すことを定量的に示した.
  日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 17104006
• 星間分子の新しい重水素濃集メカニズム:極低温星間塵表面反応
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2007年 - 2008年
  渡部 直樹; 日高 宏
  星間分子の重水素濃集プロセスとして研究代表者らが提唱している極低温星間塵表面反応を, 実験により定量的に評価した. 特に, 高度な重水素濃集が観測で確認されているホルムアルデヒド, メタノールの重水素化表面反応に焦点をあて, 重要な反応経路について実効的な反応速度定数を決定し, 上記分子種に関する重水素濃集の星間塵表面反応ネットワークを完成させた.
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 19340167
• ダストから太陽系惑星に至る物質進化の実験および理論的研究
  科学研究費助成事業 特定領域研究
  2004年 - 2008年
  山本 哲生; 墻内 千尋; 荒川 政彦; 渡邊 誠一郎; 渡部 直樹
  惑星系円盤におけるダストの衝突進化と熱進化の素過程,観測結果を読み解くうえで重要な光学に関する研究,ダスト生成とその後続解析実験,ダスト衝突実験,氷表面における分子反応等,物質進化の総合的研究を展開した.加えて,この分野の研究基盤形成にも貢献した.研究グループの交流を促進し,国内の関連研究グループの組織化を図り,研究コミュニティー形成を積極的に推進した
  日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 16077203
• 星間塵表面における重水素濃縮機構
  科学研究費助成事業 特定領域研究
  2004年 - 2005年
  渡部 直樹; 香内 晃
  本研究では,これまで全く情報の無かった星間塵表面における星間分子の重水素濃集過程を実験的に調べることを目的としている.本年度は以下のことを明らかにした.
  ホルムアルデヒド(H_2CO)における重水素濃集過程を調べるために,10KのH_2O氷(疑似星間塵表面)上でCO+DおよびH_2CO+D,D_2CO+Hの表面反応を定性的に調べた.その結果,すべての反応で重水素(D)原子を含む重水素体ホルムアルデヒドが生成された.実験条件から推測すると,これらの反応はすべて宇宙空間で起こりうることが解った.大雑把な見積もりでは重水素体を生成するのにもっとも速い反応はH_2CO+Dの系に見られるH-D置換反応である.しかし,一度重水素体が生成してもH原子との反応でD原子が再びH原子に入れ替わる反応(D_2CO+H→・・→H_2CO)も見られたことから,ホルムアルデヒドにおけるH-D置換反応が結果として重水素濃集過程になりうるかどうかを見極めるにはより定量的な実験が必要であることがわかった.
  日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 16036201
• 星間塵表面における極低温原子反応と重水素濃集機構
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2004年 - 2005年
  渡部 直樹; 香内 晃
  星間塵表面における化学反応は,H_2,H_2Oや星間有機分子等の生成・進化に不可欠である.本研究の目的は,分子雲の極低温領域で特に重要な星間塵原子表面反応を定量的に実験で調べ,さらに原子表面反応による星間分子の重水素濃集過程を解明することである.期間内に明らかにした主要な事柄を以下にまとめる.
  (1)固体COにD原子が逐次付加する反応を調べた.D原子の付加速度はH原子の1/10以下となり,付加反応によっては重水素濃集が起こり得ないことが分かった.
  (2)固体CH_3OHとD原子が反応し,HとDが置換される反応について.CH_3OHにD原子を照射した時の赤外線吸収スペクトルの変化を調べたところ,CH_3OHの減少にともない,D体(CH_3OH-d_n:CH_2DOH,CHD_2OH,CD_3OH)が生成することが分かった.一方,CH_3OH-d_nにH原子を照射しても全く変化は見られなかった.つまり,一度重水素化したCH_3OH-d_nは安定で,もとに戻らないことが分かった.これらの結果は表面におけるH-Dの置換が重水素濃集機構になりうることを示した初めての証拠で,これまで議論されたことのない新しい濃集機構である.
  (3)星間塵表面組成として考えられるCO,H_2CO,H_2O固体表面におけるCO分子への水素原子付加反応(生成物としてH_2CO,CH_3OHが得られる)の反応速度の違いを様々な温度で実験的に調べた.その結果,CO固体表面では15K付近,H_2O表面では20K付近で反応速度が急激に落ち,H_2CO表面では20Kにおいてもそれほど反応は遅くならなかった.これらの結果は水素原子の各表面に対する吸着係数の温度依存性を反映していると考えられ,20K付近ではCO,H_2O,H_2COの順で吸着係数が高くなることを示唆している.このことは星間塵上における化学進化を考える際は,単に反応する原子・分子だけではなく,反応場を形成する表面分子も重要になることを示している.
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 16340145
• 星間雲での光化学反応によるダイヤモンドの生成機構
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2003年 - 2004年
  香内 晃; 荒川 政彦; 渡部 直樹
  隕石中のプレソーラーダイヤモンドおよび星間雲で観測されているダイヤモンドの起源を解明するために,星間雲で氷に紫外線が照射されて有機物ができる過程,およびその有機物がさらに低密度雲で紫外線を照射される過程を再現する実験をおこなった.超高真空容器中の金属板をヘリウム冷凍機で12Kに冷却する.H20:CO:NH3:CH4=4:2:2:1に混合したガスを真空容器中に導入し,アモルファス氷の薄膜を作った.氷薄膜に紫外線を10Kで照射し,照射終了後,金属板の温度を室温まで上昇させた.アモルファス氷は200Kまでに蒸発し,室温でも蒸発しない有機物が残った.その有機物が低密度雲でさらに紫外線照射を受ける過程を再現する実験も行った.
  生成された有機物の高分解能透過型電子顕微鏡観察の結果,分子雲で生成された有機物中に1nm程度のダイヤモンド微結晶(ダイヤモンド前駆体)が生成されたことが明らかになった.これはまったく新しいダイヤモンドの生成法であり,これまでの常識を覆す発見である.さらに,低密度雲でのさらなる紫外線照射によりダイヤモンドが5nm程度まで成長することがわかった.
  以上の結果から,隕石中のいわゆるプレソーラーダイヤモンドは,炭素星や超新星起源ではなく,星間雲起源だと考えるとこれまで問題になっている事を無理なく説明できることが明らかになった.
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 15340180
• 静電場を用いた氷微粒子加速装置の開発
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2001年 - 2003年
  荒川 政彦; 渡部 直樹; 前野 紀一
  広い速度範囲で氷微粒子及びその集合体を加速することができる静電加速器の開発を行なった。飛翔用の試料となる氷微粒子は凝縮法により作成した。これは水蒸気に飽和した-10℃の低温空気中に液体窒素温度の銅版を入れて,水蒸気を凝縮させる方法である.凝縮した氷微粒子はほぼ球形をしており,直径は約10μmである.微粒子集合体は、この凝縮場中に100V/cmを超える電場を与えることにより作成した。この氷微粒子集合体は電荷をもっているため,ある程度サイズが大きくなると電極から分離し静電加速されるようになる.この時の電位と速度の関係は150Vから3kVの範囲で次のように表された。V_i=0.25(V_

  /d)^<0.9>(m/s),ここでV_i飛翔速度,V_
  電位差,d電極間距離(d=2.5mm)である.
  大気中では空気抵抗による減速が働くため氷微粒子加速装置に真空チャンバーを取り付け、減圧下での微粒子加速効率を調べた。また、加速部を伸長することにより、微粒子集合体にかかる加速度を減らし、加速中に構造が壊れないように工夫した。実験の結果、大気圧(1bar)下では1kV/mmの電場で、サイズ約500μmの氷微粒子集合体を20m/sまで破砕することなく飛ばすことに成功した。しかしながら、目標とする1km/sを超えるためには二桁大きな速度が必要である。0.1気圧に減圧した中で氷微粒子集合体を加速した結果、加速時間が0.5msec程度に長くなるとともに終端速度が3〜4倍速くなることがわかった。この結果を外押すると1kV/mmの電場で100m/sを超える速度が可能になると思われる。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 13554015
• 原始太陽系星雲での有機物粒子の衝突付着成長機構
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2000年 - 2001年
  香内 晃; 渡邊 誠一郎; 渡部 直樹; 荒川 政彦
  本研究では、鉱物の微粒子表面に存在する有機物が粒子の成長過程に与える影響を実験的に評価し、それをもとに原始太陽系での有機物粒子の成長過程を議論することが目的である。2年間を通して以下のような研究を行なった。
  直径1cmの銅球を銅板上の試薬を用いて調整したモデル始源有機物の層に200〜500Kの温度で付着が起きる臨界速度の温度依存性を調べた。
  付着臨界速度h温度が下がるにつれて増加し、250K付近で最大5m/sに達する。さらに温度が下がると、付着臨界速度は減少する。したがって、mmサイズの有機質星間塵は、氷や鉱物より数桁もおおきな数m/sの衝突速度でも付着すると結論できる。この結果から、原始太陽系星雲で有機物が星間塵表面に存在した領域では、星雲が乱流状態になっている時でも、星間塵やそれらの集合体の成長が急速に進んだと結論された。以上の結果をもとに小惑星の起源を議論した。
  小惑星の特徴は次のようにまとめられる:(a)現在、小惑星領域に存在する固体物質非常に少ない(b)通常の惑星に比べて小さな天体が多数ある。(a)の「固体物質が非常に少ない」のは、次の理由による。有機物の付着効果によって小惑星は、星雲が乱流状態にあるにもかかわらず、急速に成長した。小惑星に取り込まれなかった1mサイズの粒子集合体は、ガス抵抗によって急速に内側に落下した。それで、2-3.5AUでは小惑星の材料物質が急速に減ってしまった。したがって、小惑星領域に固体物質が非常に少ないのは「なくなった=内側に落下した」ためである。
  (b)の「小さいものが多数」あるのは「大きな天体が壊れた」のではなく、上の理由(材料物質がなくなった)で「大きくなれずに成長が止まった」ためである。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 12440142
• 微小空間に閉じ込めた微粒子の成長観測と赤外吸収測定
  科学研究費助成事業 基盤研究(C)
  1999年 - 2000年
  荒川 政彦; 渡部 直樹; 香内 晃; 渡部 直樹; 荒川 政彦
  本研究の目的は,星間空間における星間塵の成長過程、およびその光学特性を実験的に明らかにすることにある.最終的にはサブミクロンサイズ(0.1〜1μm)の微粒子(鉱物、有機物、氷)を真空中の微小空間に長時間閉じ込め、それらが衝突付着により時間とともにどう成長するかをその場観察し、可能であれば赤外線吸収による分析を行う.本年度は研究遂行に必要な閉じ込め装置の開発を完了し,さらに有機物微粒子の付着力を見積った.具体的には以下のとおりである.
  本研究を進める上で,もっとも重要な「微粒子閉じ込め装置」である,RF型イオントラップ装置を高真空槽中に構築し,分子イオンの数時間に及ぶ閉じ込めに成功した.装置の特徴として,イオントラップ電極には内部の観測に必要な直径5mmの穴を4つあけ,下方電極にはイオン化に必要な電子銃を設置した.イオン分子による予備実験後,微粒子を閉じ込めるのに必要な実験条件を整えるべく,高周波電場のインピーダンス整合装置の開発を行い,イオントラップの電極を改良した.
  有機物微粒子の閉じ込め実験の前段階として,噴霧器を用いてエチレングリコール微粒子を作製し,200K付近における微粒子の付着力の測定を,流動法を用いて行った.その結果,鉱物微粒子のそれよりも数桁大きな値であることが分った.
  日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 11640470
• 彗星核再現実験装置の開発
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  1998年 - 1999年
  香内 晃; 渡部 直樹; 荒川 政彦
  彗星の進化を明らかにするために,実際の彗星を構成している氷微粒子と同じ大きさ,同じ化学組成のアモルファス氷微粒子を用いた彗星核再現実験装置を開発した.
  (1)これまでのアモルファス氷微粒子の作製法と全く異なる新しい考えによるアモルファス氷微粒子の作製法を考案・実用化した:
  (i)10Kで厚いCO薄膜を蒸着し,その上に薄いアモルファス氷薄膜を蒸着する.蒸着終了後,基板の温度を上げると,COの蒸発温度付近でアモルファス氷薄膜の破壊が起こり,アモルファス氷微粒子が生成される.
  (ii)CO_2とH20の混合ガスを10Kで同時に基板に蒸着する.蒸着速度が大きい時に,薄膜の連続的な破壊が蒸着中でも進行し,CO_2とH_2Oを含むアモルファス氷微粒子が連続的に生成されることを見いだした.
  (2)以上の方法を取り入れた「彗星核再現実験装置」を開発し,純粋なアモルファス氷微粒子または不純物を含むアモルファス氷微粒子を作製・回収し,大量に堆積させることに成功した.堆積したアモルファス氷微粒子表面に紫外線レーザーを照射することによって,彗星核からのジェットの再現に成功した.この装置では,さらに,高速度ビデオカメラを用いて,模擬彗星核表面から飛び出してくる氷微粒子の運動の解析が可能になった.
  (3)完成した「彗星核再現実験装置」を用いて,シミュレーション実験を行った.模擬彗星核の熱伝導率,破壊強度の測定に成功した.
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 10554027
• 不純物を含むアモルファス氷星間塵の構造と物性
  科学研究費助成事業 基盤研究(A)
  1997年 - 1999年
  香内 晃; 渡部 直樹; 荒川 政彦
  開発した超高真空極低温原子間力顕微鏡および既存の実験装置を駆使して,アモルファス氷微粒子の生成・変成と彗星の起源・進化について以下の研究を遂行した.
  1)アモルファス氷薄膜に,暗黒星雲と同じ条件(フラックス)の紫外線を照射して,水素分子の生成される反応を定量的に解析した.さらに,反応断面積を測定し,反応機構を決定した.
  2)不純物を含むアモルファス氷の物性測定(熱伝導率および示差熱分析)を行った.熱伝導率は欠陥を含まないアモルファス氷より,2-3桁小さな値となった.示差熱分析の結果,不純物を含まないアモルファス氷では結晶化は発熱反応であるのに対して,不純物を含むアモルファス氷では吸熱反応となった.これはアモルファス氷の欠陥に含まれていた不純物分子が,アモルファス氷の結晶化に際して蒸発し,蒸発熱を奪うためである.
  3)今回新たに研究を行ったアモルファス氷への紫外線照射による水素分子の生成反応や熱物性の測定の結果はアモルファス氷の欠陥構造(ミクロ〜マクロ)によっている事が明らかになった.
  4)以上の結果をもとに,彗星核の熱史を計算し,不純物を含むアモルファス氷(実際の彗星に近い)では,これまで考えられていたような暴走的な結晶化は起こり得ないことが明らかになった.
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 09304050
• アモルファス氷星間塵上での水素分子生成機構
  科学研究費助成事業 奨励研究(A)
  1997年 - 1998年
  渡部 直樹
  本研究の目的は、アモルファス氷星間塵上での水素分子生成機構の解明である。そのうち、期間内にアモルファス氷への紫外線照射による水素分子生成を定性的、かつ定量的に調べ、その生成メカニズムを明らかにした。具体的には以下の通りである。
  1. 紫外線照射による水素分子生成の確認:10K基板に蒸着法により生成されたアモルファス重水氷に126nm、172nmの紫外線を照射し、昇温脱離法により光反応生成物を分析した。その結果、重水素分子の生成が確認された。
  2. 重水素分子の生成メカニズム:生成量の波長依存性、光量依存性を調べたところ、重水素分子は、重水分子の第一電子励起状態を経由した、1光子過程の光反応により生成されることが強く示唆された。
  3. 重水素分子生成量の定量化:氷厚、紫外線照射時間を変えて生成量の変化を調べた。生成量は50〜150Åの範囲で膜厚に比例し、照射時間40分付近で飽和を始め、120分(星間空間10^6yに相当)で生成量は重水分子の数%になった。この照射時間の範囲では逆反応は観測されなかったことから、生成反応は氷固体内部よりも、むしろ氷内部の裂け目や孔の表面で起きているものと考えられる。以上のことから、紫外線による水素分子生成は星間空間で支配的とは言えないまでも無視できない過程であり、星間空間で観測された「氷内水素分子」の生成過程として有力な生成反応であることが分かった。
  日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 09740371
• 原始太陽系星雲における核生成シミュレーション装置の開発
  科学研究費助成事業
  1996年 - 1998年
  山本 哲生; 阿部 勉; 渡部 直樹; 石渡 正樹; 前川 英己
  原始太陽系星雲で生じた固体核凝縮の機構とその太陽系物質進化に果たした役割を明らかにするために、単純な分子から高分子クラスターを経て非平衡均質核生成に至る過程を再現する実験装置の開発を進めた。具体的には、核生成と凝縮反応を定量的に研究する目的で、凝縮すべきガス種を温度と流量を予め制御した分子ビームとして高真空容器内に導入し、これらを別の分子ポートからパルス状に射出した環境ガスと交叉させることによって、真空容器内の局所でクラスター生成の条件を達成させる。研究実施計画に従い、つぎの項目において成果があった。
  (1) 清浄な環境でのクラスター生成を可能とする超高真空排気装置の設計・製作において、排気口の振動防止システムを完成させた。
  (2) 高温混合気体を1ミリ秒以下の極小パルスに形成するためのミリパルス・ガス噴出装置の開発において、既存の燃料噴出装置を超高真空・超高温仕様に改良するための材料試験を行い成果を得た。
  (3) 多重衝突によって生成する高分子クラスターをその場観測するための飛行時間型質量分析計の開発を行い、当該の質量分析が可能となった。
  (4) 平成8年度設備備品費にて購入したパルス型エキシマレーザーの発信において、さらに高透過度の集光レンズを用いて局所的に必要なエネルギーフラックスを得た。
  (5) 上記の開発を終えて非平衡均質核凝縮の室内実験を行った。その結果比較的低分子のクラスターを観測することが出来た。しかし高分子クラスター生成は存在度が極く小さいため、レーザー・フラックスをより高める工夫とパルスガス噴出装置から大量の凝縮ガスを供給するための改良が必要である。
  日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 08554016
• 原子・イオン・分子の光電離過程の研究
  競争的資金
• アモルファス氷表面上における原子・分子素過程
  競争的資金
• Study on Atomic,ionic,and Molecular Photoionization processes
  競争的資金
• Atomic and Molecular Processes on Amorphous ice surface
  競争的資金