A development of multi-electron ion coincidence method for investigating multiply charged molecular ions

• Project/Area Number: 21K05000
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: Odagiri Takeshi 上智大学, 理工学部, 教授 (80282820)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 多価分子イオン / 光多重電離 / 同時計数 / 放射光 / 運動量画像観測 / オージェ遷移 / オージェ過程

Outline of Research at the Start

２価以上の電荷をもつ多価分子イオンは、崩壊時に多大なエネルギーを放出するため燃料電池に代わる推進剤として注目されるだけでなく、純粋科学的にもそのダイナミックス解明は物理化学のフロンティアとして興味深い。しかしながら、準安定状態であるため、実験的にその分光的知見を得ることは通常の方法では極めて困難である。本研究では、多価分子イオンが分子の内殻電子の励起・電離から始まる光多重電離により生成することに着目する。新たに「多電子－イオン同時計数法」を開発し、生成イオンと放出されたすべての電子をエネルギー分析して検出することにより、多価分子イオンを探索し、さらにその電子状態の知見を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

An apparatus for multielectron - ion coincidences with momentum imaging technique has been developed for the purpose of investigating spectroscopy and dynamics of multiply charged molecular ions formed in soft X-ray photoabsorption of neutral molecules.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

惑星大気，星間雲，プロセスプラズマなど高エネルギー環境下には様々な粒子が存在する。それら粒子によるマクロな現象を理解するには，何が含まれそれぞれがどんな反応を引き起こすかに対する基礎情報を積み上げることが必要である。本研究は，これまでほとんど分光，動力学データが得られていない多価分子イオンを対象とした研究である。多価分子イオンは大きなエネルギーを保持するため，壊れてエネルギーが解放されると系に大きな影響を及ぼしうる。本研究で開発した実験手法により多価分子イオンの基礎情報を得ることが可能である。

Research Products

• [Journal Article] Single and double Auger decays from highly-excited vibrational sublevels in core-ionized N2 molecules (2022)
  • Author(s): Kaneyasu Tatsuo、Odagiri Takeshi、Tanaka Hirokazu、Adachi Jun-ichi、Hikosaka Yasumasa
  • Journal Title: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena Volume: 259 Pages: 147244-147244
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2022.147244
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Super-Coster-Kronig decay of Kr <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:math> core-hole states studied by multielectron coincidence spectroscopy (2021)
  • Author(s): Hikosaka Y.、Lablanquie P.、Kaneyasu T.、Adachi J.、Tanaka H.、Suzuki I. H.、Ishikawa M.、Odagiri T.
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 103 Issue: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.103.043119
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Auger cascade initiated by the Coster?Kronig transition from the Kr 3p core-hole states (2021)
  • Author(s): Hikosaka Y、Lablanquie P、Kaneyasu T、Adachi J、Tanaka H、Suzuki I H、Ishikawa M、Odagiri T
  • Journal Title: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics Volume: 54 Issue: 18 Pages: 185002-185002
  • DOI: 10.1088/1361-6455/ac2c89
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Singlet / triplet branching ratios in core-valence double photoionization of neon (2023)
  • Author(s): T. Odagiri, Y. Sugawara, T. Kaneyasu, J. Adachi, H. Tanaka, I. H. Suzuki, S. Suzuki and Y. Hikosaka
  • Organizer: XXXIII International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多電子-イオン同時計数実験装置の開発 (2023)
  • Author(s): 大沼誠, 片岡竜之助, 金安達夫, 足立純一 , 田中宏和, 鈴木功, 彦坂泰正, 小田切丈
  • Organizer: 原子衝突学会第48回年会
• [Presentation] 多電子-イオン同時計数実験装置の開発 (2023)
  • Author(s): 大沼誠, 片岡竜之助, 金安達夫, 足立純一 , 田中宏和, 鈴木功, 彦坂泰正, 小田切丈
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] ネオンの内殻・価電子二重光電離過程における 一重項/三重項状態生成比 (2023)
  • Author(s): 小田切丈, 菅原雄真, 金安達夫, 足立純一, 田中宏和, 鈴木功, 鈴木さくら, 彦坂泰正
  • Organizer: 第36回日本放射光学会年会・ 放射光科学合同シンポジウム
• [Presentation] 多電子同時計数法で探る ネオンの内殻－価電子二重光電離ダイナミックス (2023)
  • Author(s): 小田切丈, 菅原雄真, 金安達夫, 足立純一, 田中宏和, 鈴木功, 鈴木さくら, 彦坂泰正
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会
• [Presentation] ネオンの1s-12s-1 二重光電離過程における一重項/三重項状態生成比 (2022)
  • Author(s): 菅原雄真, 彦坂泰正, 金安達夫, 足立純一, 田中宏和, 鈴木功, 鈴木さくら, 小田切丈
  • Organizer: 原子衝突学会第47回年会
• [Presentation] Auger decays from vibrationally excited core-hole states of N2 (2022)
  • Author(s): Takeshi Odagiri, Tatsuo Kaneyasu, Hirokazu Tanaka, Jun-ichi Adachi, Yasumasa Hikosaka
  • Organizer: International Workshop on Photoionization (IWP) Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Coster-Kronig and super Coster-Kronig transitions from spin-orbit resolved Kr 3p core-hole states (2022)
  • Author(s): T. Odagiri, P. Lablanquie, T. Kaneyasu, J. Adachi, H. Tanaka, I. H. Suzuki, M. Ishikawa, Y. Hikosaka
  • Organizer: International Workshop on Photoionization (IWP) Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多電子同時計数法によるNe原子の二重光電離ダイナミクス (2022)
  • Author(s): 小田切丈、菅原雄真、金安達夫、足立純一、 田中宏和、鈴木功、鈴木さくら、彦坂泰正
  • Organizer: 第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [Presentation] 磁気ボトル型エネルギー分析器によるNe 原子の二重光電離ダイナミクスの研究 (2022)
  • Author(s): 菅原雄真, 彦坂泰正, 金安達夫, 足立純一, 田中宏和, 鈴木功, 鈴木さくら, 小田切丈
  • Organizer: 日本物理学会第77回年次大会
• [Presentation] 磁気ボトル型エネルギー分析器を用いた Ne 原子の二重光電離ダイナミクスの研究 (2022)
  • Author(s): 菅原雄真、彦坂泰正、金安達夫、足立純一、 田中宏和、鈴木功、鈴木さくら、小田切丈
  • Organizer: 2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [Presentation] 多電子同時計数法で調べるNe原子の二重光電離ダイナミクス (2021)
  • Author(s): 菅原雄真, 彦坂泰正, 金安達夫, 足立純一, 田中宏和, 鈴木功, 鈴木さくら, 小田切丈
  • Organizer: 原子衝突学会第46回年会