配向した分子クラスターの時間分解二次元イメージング分光

• Project/Area Number: 13740250
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理学一般
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 峰本 紳一郎 (峯本 紳一郎) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (90323493)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2002: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: クラスター / 二次元イオンイメージング / 飛行時間型イオン分析器 / 配向・配列制御 / 高強度レーザー物理 / 多光子イオン化 / 分極率の異方性 / enhanced ionization / 分子クラスター / 配向制御 / 配列制御

Research Abstract

前年度に開発したクラスター源を用い、本年度は、高強度レーザー電場による配向制御のクラスターへの適用可能性を調べた。特に、希ガス原子で構成されるvan der Waals二量体Rg_2について配向の度合を系統的に調べ、同じピーク強度のレーザー光を用いた場合、Ar_2、Kr_2、Xe_2の順に配向の度合が大きくなることを見出した。観測された配向度の大きさは、分極率の異方性Δαの大きさを反映している。また、Δαが既知のヨウ素分子についても配向の度合を測定し、さらに、独自に開発した数値シミュレーションコードを利用することによって、Rg_2の分極率の異方性Δαを定量的に評価することに初めて成功した。
さらに、Rg_2の多光子イオン化過程を詳細に調べるため、フェムト秒レーザー光の時間幅を変えながら解離生成物の速度分布を測定した。多くの二原子分子では、時間幅が長くなるにつれて原子間距離が伸び、enhanced ionizationの効果を反映して解離生成物がレーザーの偏光方向に大きく偏って分布する。これに対し、Rg_2では、レーザー光の時間幅が長くなっても原子間距離はほとんど変わらずenhanced ionizationの効果は見られないが、解離生成物の分布が徐々に偏光方向に偏ることを明らかにした。これはRg_2の非断熱的な配向に対応すると考えられる。
一方、分子の配向・配列技術の発展として、三次元的な構造をもつ分子の配列可能性を検証した。楕円偏光したレーザー電場と静電場を併用することにより、3,4-dibromothiophene分子を三次元的に配列させることに成功した。

Research Products

• [Publications] S.Minemoto, H.Nanjo, H.Tanji, T.Suzuki, H.Sakai: "Observation of molecular orientation by the combination of electrostatic and nonresonant, pulsed laser fields"The Journal of Chemical Physics. 118. 4052-4059 (2003)
• [Publications] H.Sakai, S.Minemoto, H.Nanjo, H.Tanji, T.Suzuki: "Controlling the orientation of polar molecules with combined electrostatic and pulsed, nonresonant laser fields"Physical Review Letters. 90・8. 083001-1-083001-4 (2003)
• [Publications] A.Terasaki, S.Minemoto, T.Kondow: "Energetics of the manganese trimer and tetramer ions"The Journal of Chemical Physics. 117. 7520-7524 (2002)
• [Publications] A.Terasaki, T.M.Briere, M.Kulawik, S.Minemoto, K.Tono, A.Matsushita, T.Kondow: "Ferromagnetic spin coupling in the manganese trimer ion evidenced by photodissociation spectroscopy"The Journal of Chemical Physics. 118. 2180-2185 (2003)
• [Publications] H.Sakai, S.Minemoto, H.Nanjo, H.Tanji, T.Suzuki: "Orientation of polar molecules with combined electrostatic and pulsed, nonresonant laser fields"The European Physical Journal D. (発表予定). (2003)
• [Publications] S.Vajda, A.Bartelt, E.-C.Kaposta, T.Leisner, C.Lupulescu, S.Minemoto, P.Rosendo, L.Woeste: "Feedback optimization of shaped femtosecond laser pulses for controlling the wavepacket dynamics and reactivity of mixed alkaline clusters"Chemical Physics. 267・1-3. 231-239 (2001)
• [Publications] C.Daniel, J.Full, L.Gonzales, C.Kaposta, M.Krenz, C.Lupulescu, J.Manz, S.Minemoto, M.Oppel, P.Rosendo, S.Vajda, L.Woeste: "Analysis and control of laser induced fragmentation processes in CpMn(CO)_3"Chemical Physics. 267・1-3. 247-260 (2001)
• [Publications] A.Bartelt, S.Minemoto, C.Lupulescu, S.Vajda, L.Woeste: "Control of wavepacket dynamics in mixed alkali metal clusters by optimally shaped fs pulses"European Physical Journal D. 16・1-3. 127-131 (2001)