ハイブリッド運動量相関計測による多原子分子X線誘起超高速ダイナミクスの解明と制御

• Project/Area Number: 19H04392
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 福澤 宏宣 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40541834)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 運動量相関計測 / 自由電子レーザー / ポンプ・プローブ計測

Outline of Research at the Start

分子にX線のような高エネルギー光パルスを照射すると、様々な反応がフェムト秒スケールの時間内におこり、多数のイオンや電子が放出される。一連の過程を解明することが出来ればX線誘起反応を制御することにつながると期待される。本研究の目的は、分子にX線を照射することで超高速で起こる一連の過程を明らかにするとともに、X線誘起反応の制御を目指し、基礎研究分野における新しい展開から応用研究分野における基盤技術の確立することである。このために、複数の運動量相関計測法と解析法を組み合わせた、ハイブリッド運動量相関計測を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

分子にX線のような高エネルギー光パルスを照射すると、様々な反応がフェムト秒スケールの時間内におこり、多数のイオンや電子が放出される。一連の過程を解明することが出来ればX線誘起反応を制御することにつながると期待される。本研究課題では、分子にX線を照射することで超高速で起こる一連の過程を明らかにするとともに、X線誘起反応の制御を目指し、基礎研究分野における新しい展開から応用研究分野における基盤技術を確立することを目的とし、複数の運動量相関計測法と解析法を組み合わせた、ハイブリッド運動量相関計測を確立することを目指した。
多原子分子を標的とする実験に先立ち、希ガス原子を標的試料とした電子・イオン同時計測実験を実施した。原子を標的とするのは、分子の場合には運動量測定が必要となるため電子とイオンを同時計測するためには、本研究課題で開発する新装置が必要であるのに対して、原子はクーロン爆発をしないため、従来の電子運動量分光装置に運動量分解能を持たないイオン測定器を装着するのみで測定できるためである。電子とイオンを同時に検出することには成功したが、実験施設のデータストレージの不備により、測定データを保存することが出来なかった。
また、複数のイオンの運動量相関を求める解析法を確立した。本解析法は、電子とイオンの相関解析にも応用できるものである。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] トゥルク大学/オウル大学(フィンランド)
• [Int'l Joint Research] ゲーテ大学/DESY(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] トリエステ大学(イタリア)
• [Int'l Joint Research] ETH(スイス)
• [Int'l Joint Research] ルンド大学(スウェーデン)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Multi-particle momentum correlations extracted using covariance methods on multiple-ionization of diiodomethane molecules by soft-X-ray free-electron laser pulses (2020)
  • Author(s): You Daehyun、Fukuzawa Hironobu、Luo Yu、Saito Shu、Berholts Marta、Gaumnitz Thomas、Huttula Marko、Johnsson Per、Kishimoto Naoki、Myllynen Hanna、Nemer Ahmad、Niozu Akinobu、Patanen Minna、Pelimanni Eetu、Takanashi Tsukasa、Wada Shin-ichi、Yokono Naomichi、Owada Shigeki、Tono Kensuke、Yabashi Makina、Nagaya Kiyonobu、
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 22 Issue: 5 Pages: 2648-2659
  • DOI: 10.1039/c9cp03638e
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] X-ray induced ultrafast dynamics in atoms, molecules, and clusters: experimental studies at an X-ray free-electron laser facility SACLA and modelling (2020)
  • Author(s): Fukuzawa Hironobu、Ueda Kiyoshi
  • Journal Title: Advances in Physics: X Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1785327-1785327
  • DOI: 10.1080/23746149.2020.1785327
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Probing gaseous molecular structure by molecular-frame photoelectron angular distributions (2019)
  • Author(s): Fukuzawa Hironobu、Yamada Syuhei、Sakakibara Yuta、Tachibana Tetsuya、Ito Yuta、Takanashi Tsukasa、Nishiyama Toshiyuki、Sakai Tsukasa、Nagaya Kiyonobu、Saito Norio、Oura Masaki、Stener Mauro、Decleva Piero、Ueda Kiyoshi
  • Journal Title: The Journal of Chemical Physics Volume: 151 Issue: 10 Pages: 104302-104302
  • DOI: 10.1063/1.5115801
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] X-Ray-Induced Electronic And Structural Dynamics In CH2BrI Molecules (2019)
  • Author(s): H. Fukuzawa, S. Saito, D. You, Y. Luo, M. S. Schoeffler, A. Niozu, F. Trinter, K. Fehre, N. Yokono, S. Owada, T. Katayama, K. Tono, M. Yabashi, N. Kishimoto, K. Nagaya, and K. Ueda
  • Organizer: The 5th International Symposium on Intense Short Wavelength Processes in Atoms and Molecules (ISWAMP)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigations of X-ray-induced electronic and structural dynamics in CH2BrI molecules (2019)
  • Author(s): H. Fukuzawa, S. Saito, D. You, Y. Luo, M. S. Schoeffler, A. Niozu, F. Trinter, K. Fehre, N. Yokono, S. Owada, T. Katayama, K. Tono, M. Yabashi, N. Kishimoto, K. Nagaya, and K. Ueda
  • Organizer: The 31st International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXXI)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X線自由電子レーザーを用いた気相分子の X線誘起超高速ダイナミクスの研究 (2019)
  • Author(s): 福澤宏宣
  • Organizer: 日本物理学会 2019年秋季大会
  • Invited
• [Presentation] X線自由電子レーザーで誘起されるCH2BrIの分子動力学の研究 (2019)
  • Author(s): 齋藤 周, 福澤 宏宣, You Daehyun, Luo Yu, Schoffler Markus, 仁王頭 明伸, Trinter Florian, Fehre Kirian, 横野 直道, 大和田 成紀, 片山 哲夫, 登野 健介, 矢橋 牧名, 岸本 直樹, 永谷 清信, 上田 潔
  • Organizer: 第13回分子科学討論会
• [Presentation] Research about dynamics in CH2BrI molecule induced by X-ray freeelectron laser (2019)
  • Author(s): 齋藤 周, 福澤 宏宣, You Daehyun, Luo Yu, Schoffler Markus, 仁王頭 明伸, Trinter Florian, Fehre Kirian, 横野 直道, 大和田 成紀, 片山 哲夫, 登野 健介, 矢橋 牧名, 岸本 直樹, 永谷 清信, 上田 潔
  • Organizer: 2019年度化学系学協会東北大会