Soft desorption and ionization for the mass spectrometry using intense THz pulses

• Project/Area Number: 15H03579
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Optical engineering, Photon science
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nagai Masaya 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30343239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冬木 正紀 畿央大学, 教育学部, 特任准教授 (40564787) ; 入澤 明典 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90362756) ; 青木 順 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), その他 (90452424)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000); Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2015: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 自由電子レーザー / 質量分析 / テラヘルツパルス / テラヘルツ / 脱離イオン化 / テラヘルツパルスピッカー / テラヘルツ技術 / 発光 / 有機結晶

Outline of Final Research Achievements

We obtained a single THz pulse with the pulse energy of sub-mJ and the pulse width of several picoseconds by combining a terahertz free electron laser and ultrashort optical pulse technologies. We demonstrated the soft desorption and ionization of the organic molecules from the solid using this THz pulse at the first time.

Research Products

• [Journal Article] Luminescence induced by electrons outside zinc oxide nanoparticles driven by intense terahertz pulse trains (2017)
  • Author(s): M. Nagai, S. Aono, M. Ashida, K. Kawase, A. Irizawa and G. Isoyama,
  • Journal Title: New Journal of Physics Volume: 19 Issue: 5 Pages: 053017-053017
  • DOI: 10.1088/1367-2630/aa6e19
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] テラヘルツ自由電子レーザーによる分子固体のアブレーション (2017)
  • Author(s): 永井正也, 磯山悟朗
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 68 Pages: 190-194
• [Journal Article] Evaluation of complex conductivity in a circularly polarized field by terahertz time-domain reflection spectroscopy with a phase shifter (2016)
  • Author(s): T. Morimoto, G. Yamashita, M. Nagai and M. Ashida
  • Journal Title: Appl. Phys. Express Volume: 9 Issue: 2 Pages: 022402-022402
  • DOI: 10.7567/apex.9.022402
  • NAID: 210000137777
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] メタマテリアルによる汎用THz光学素子 (2016)
  • Author(s): 永井正也
  • Journal Title: レーザー研究 Volume: 44 Pages: 38-41
  • NAID: 130007957239
• [Presentation] テラヘルツレーザー脱離イオン化法 (2018)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: レーザー学会学術講演会大38回年次大会
  • Invited
• [Presentation] 鉛ハライドペロブスカイト単結晶のテラヘルツ時間領域反射分光によるLOフォノンの決定 (2018)
  • Author(s): 永井 正也、冨岡 拓也、芦田 昌明、保屋野 瑞希、明石 涼、山田 泰裕、阿波連
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] Luminescence of ZnO single crystal under the tunable intense terahertz pulse excitation, (2018)
  • Author(s): Xingyu Sun、Masaya Nagai、Masaaki Ashida、Goro Isoyama
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 単一テラヘルツ自由電子レーザーパルス励起によるZnO単結晶からの発光 (2018)
  • Author(s): 孫星宇, 永井正也, 芦田昌明, 磯山悟朗
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 高強度テラヘルツパルスによるZnOナノ微粒子からの特異な発光 (2017)
  • Author(s): 青野 信吾、永井 正也、芦田 昌明、入澤 明典、川瀬 啓悟、磯山 悟朗
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 横浜パシフィコ（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] Desorption of the Organic Solids by the Intense Picosencond THz-FEL Oulses (2017)
  • Author(s): M. Nagai
  • Organizer: The 6th International Workshop on Far-Infrared Technologies (IW-FIRT 2017) and The 2nd International Symposium on Development of High Power Terahertz Science and Technology (DHP-TST 2017)
  • Place of Presentation: 福井大学（福井県福井市）
  • Year and Date: 2017-03-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] THz-FEL光による有機固体のソフトな分子脱離と応用展望 (2017)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: 第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2017-01-07
  • Invited
• [Presentation] Soft desorption from the hydrogen bonded solids using intense THz pulses,” The seventh international conference on Optical Terahertz Science and Technology (2017)
  • Author(s): M. Nagai, E. Matsubara, M. Ashida, M. Fuyuki, K. Kawase, A. Irizawa, G. Isoyama, J. Aoki and M. Toyoda
  • Organizer: The seventh international conference on Optical Terahertz Science and Technology (OTST2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photocarriers in the GaAs-based photovoltaic device evaluated with the pulsed THz emission (2017)
  • Author(s): K Miyagawa, G Yamashita, M Nagai, C Kim, H Akiyama, Y Kanemitsu and M Ashida
  • Organizer: The seventh international conference on Optical Terahertz Science and Technology (OTST2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光電変換デバイスの時間分解テラヘルツ分光, (2017)
  • Author(s): 永井正也, 山下元気, 松原英一, 芦田昌明
  • Organizer: レーザ・量子エレクトロニクス研究会（LQE）
• [Presentation] 高強度ピコ秒テラヘルツパルスにおける非共鳴電子駆動と共鳴分子駆動 (2017)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: 平成29年度 日本分光学会年次講演会
  • Invited
• [Presentation] Excitation Frequency Dependence Of The Desorption Of Hydrogen-bonded Solids Using Picosecond THz Free Electron Laser Pulses (2017)
  • Author(s): M. Nagai, E. Matsubara, M. Ashida, M. Fuyuki, K. Kawase, A. Irizawa, G. Isoyama, J. Aoki and M. Toyoda
  • Organizer: The 42th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure Dependence Of The Waveforms Of THz Radiation From GaAs-based Photovoltaic Devices (2017)
  • Author(s): Keita Miyagawa, Genki Yamashita, Masaya Nagai, Hidefumi Akiyama, Changsu Kim, Yoshihiko Kanemitsu, Masaaki Ashida
  • Organizer: The 42th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] λ/4位相板を用いたテラヘルツファラデー回転測定 (2017)
  • Author(s): 中根淳志、森本智英、永井正也、芦田昌明
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] 鉛ハライド系ペロブスカイト単結晶のテラヘルツ時間領域反射分光 (2017)
  • Author(s): 冨岡拓也、永井正也、芦田昌明、保屋野瑞希、明石涼、山田泰裕、阿波連知子、金光義彦
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Luminescence of ZnO excited by single intense picosecond terahertz pulse (2017)
  • Author(s): Xingyu Sun、Nagai Masaya、Ashida Masaaki、Isoyama Goro
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Nonresonantly driven electrons and resonantly driven molecules in the solid under the irradiation of the THz-FEL (2017)
  • Author(s): Masaya Nagai
  • Organizer: 2nd International workshop on CSR and free electron lasers from ultra short bunch electron beam
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ハイパワーテラヘルツ光による結晶中分子の結合・解離制御 (2017)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
  • Invited
• [Presentation] Luminescence of ZnO excited by single terahertz free electron laser pulse (2017)
  • Author(s): Xingyu Sun, Masaya Nagai, Masaaki Ashida, and Goro Isoyama
  • Organizer: 第28回光物性研究会
• [Presentation] 太陽電池の動作条件下におけるGaAsベース太陽電池からのテラヘルツ波放射 (2017)
  • Author(s): 宮川敬太、永井正也、金昌秀、秋山英文、 金光義彦、芦田昌明
  • Organizer: 第28回光物性研究会
• [Presentation] ピコ秒テラヘルツ自由電子レーザーが拓く有機固体のアブレーション (2017)
  • Author(s): 永井 正也、松原 英一、芦田 昌明、冬木 正紀、川瀬 啓悟、入澤 明典、磯山悟朗、青木 順、豊田 岐聡
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 横浜パシフィコ（神奈川県横浜市）
• [Presentation] ZnOナノ微粒子のTHz FELパルスによる電子放出とインパクトイオン化の競合 (2016)
  • Author(s): 青野信吾、永井正也、芦田昌明、入澤明典、川瀬啓悟、磯山悟朗
  • Organizer: 第27回光物性研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-12-02
• [Presentation] Enhancement of the THz Wave Generation from the Surface of Photoexcited GaAs (2016)
  • Author(s): K. Miyagawa, G. Yamashita, M. Nagai, C. Kim, H. Akiyama, Y. Kanemitsu, M. Ashida
  • Organizer: 5th Russia-Japan-USA-Europe Symposium on Fundamental & Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies(RJUSE TeraTech)
  • Place of Presentation: 東北大学(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2016-10-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Desorption Via Large-amplitude Intermolecular Vibration Driven By The Intense Picosecond THz Pulses (2016)
  • Author(s): M. Nagai, E. Matsubara, M. Ashida, M. Fuyuki, K. Kawase, A. Irizawa, G. Isoyama, J. Aoki, M. Toyoda
  • Organizer: The 41th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016)
  • Place of Presentation: ベラセンター(コペンハーゲン、デンマーク)
  • Year and Date: 2016-09-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 有機分子結晶の分子間振動を介したテラヘルツアブレーション (2016)
  • Author(s): 永井正也, 松原英一, 芦田昌明, 冬木正紀, 川瀬啓悟, 入澤明典, 磯山悟朗, 青木順, 豊田岐聡
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県金沢市)
  • Year and Date: 2016-09-11
• [Presentation] 高強度テラヘルツパルスによる固体有機物の脱離イオン化とその応用 (2016)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: 日本学術振興会 光電相互変換第125委員会 第232回研究会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県浜松市）
  • Year and Date: 2016-07-08
  • Invited
• [Presentation] 新しいテラヘルツ電磁波応用に向けた超短光パルスとLiNbO3結晶によるテラヘルツ光源の開発 (2016)
  • Author(s): 永井正也、松原英一、芦田昌明、高柳 順、大竹秀幸
  • Organizer: レーザ・量子エレクトロニクス研究会（LQE）
  • Place of Presentation: 福井市地域交流プラザ（福井県福井市）
  • Year and Date: 2016-05-19
  • Invited
• [Presentation] 有機分子結晶のTHz-FELアブレーションの励起周波数依存性 (2016)
  • Author(s): 永井 正也、芦田 昌明、川瀬 啓悟、入澤 明典、磯山 悟朗、冬木 正紀、青木 順、豊田 岐聡
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] ZnOナノ微粒子のTHz FELパルスによる電子放出とインパクトイオン化の競合 (2016)
  • Author(s): 青野信吾，永井正也，芦田昌明，入澤明典，川瀬啓悟，磯山悟朗
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] 若手の異分野交流から生まれる新しい光科学-テラヘルツレーザー脱離イオン化法を例に- (2016)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: 第８回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学 銀杏会館（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2016-01-28
  • Invited
• [Presentation] 高強度THz光源の応用展望～テラヘルツレーザー脱離イオン化法を例に (2016)
  • Author(s): 永井正也
  • Organizer: 大阪大学レーザーエネルギー学研究センター テラヘルツセミナー ～テラヘルツ波研究の最前線～
  • Place of Presentation: 大阪大学 中之島センター(大阪府大阪市)
  • Year and Date: 2016-01-27
  • Invited
• [Presentation] 高強度テラヘルツパルスによる有機固体の脱離イオン化と応用 (2016)
  • Author(s): 高強度テラヘルツパルスによる有機固体の脱離イオン化と応用
  • Organizer: テラヘルツテクノロジーフォーラム 平成２８年度 第１回テラヘルツ技術セミナー
  • Place of Presentation: ホテル北野プラザ六甲荘（兵庫県神戸市）
  • Invited
• [Presentation] THz-induced luminescence in ZnO nanocrystals with strong dependence on the excitation frequency (2016)
  • Author(s): M. Nagai, S. Aono, M. Ashida, K. Kawase, A. Irizawa, G. Isoyama
  • Organizer: CLEO 2016
  • Place of Presentation: サンノゼ国際会議場(サンノゼ, USA)
  • Int'l Joint Research