Direct observation of nuclear wavepackets by laser-assisted electron diffraction
| Project/Area Number |
23K21100
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| Project/Area Number (Other) |
21H01892 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
歸家 令果 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (10401168)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 分子構造 / 化学反応 / 電子回折 / 電子散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、化学反応などの動的過程において、分子の振動核波束がポテンシャルエネルギー曲面上を超高速で動きながら分岐や合流を起こし、非断熱遷移や干渉効果によってその形状を複雑に変化させていく様子を、超高速時間分解電子回折法を用いて核間距離の分布関数の変化として観測することを目的とする。そのために、独自に開発したレーザーアシステッド電子回折法の時間分解能と空間分解能を向上させるとともに、信号検出効率を格段に向上させることによって、瞬間的な核波束形状の精密測定を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、化学反応などの動的過程において、分子の振動核波束がポテンシャルエネルギー曲面上を超高速で動きながら分岐や合流を起こし、非断熱遷移や干渉効果によってその形状を複雑に変化させていく様子を、レーザーアシステッド電子散乱過程を利用した超高速時間分解電子回折法を用いて核間距離の分布関数の変化として観測することを目的とする。そのために、独自に開発したレーザーアシステッド電子回折法の時間分解能と空間分解能を向上させるとともに、信号検出効率を格段に向上させることによって、瞬間的な核波束形状の精密測定を実現する。
令和４年度は、電子銃部分の電場分布シミュレーションを実施することによって、電子エネルギー 10 keVの光電陰極型パルス電子銃の再設計を行った。また、角度分解飛行時間型電子分析器を備えた高感度レーザーアシステッド電子散乱観測装置の開発とデータ解析方法に関する成果をまとめて論文発表した。この論文では、従来のレーザーアシステッド電子散乱観測装置の約50倍の検出効率を備える新たな実験装置の詳細と分析器の校正方法、データ解析方法を報告しており、レーザーアシステッド電子散乱過程の実験研究において大きな波及効果をもたらすと期待される。また、関連研究として、分子イオンに対する捕捉イオン電子回折法（電子エネルギー 20 keV）に世界で初めて成功し、論文として発表するとともに、ヘリウム液滴中のレーザーアシステッド電子散乱過程の研究を論文発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和３年度に都立大化学科で火災事故の影響で、東大から都立大への装置移設が丸一年間遅れる事態となった。そのため、遠隔地に不慣れな学生を派遣して研究を進めなければならず、当初の予定よりは進捗がやや遅れることとなった。ただし、令和４年度末には無事に装置移設が完了しており、今後は問題なく研究を推進できると考えられる。
一方で、オーストリアのグラーツ工科大、ウィーン工科大との共同研究によって開始した超流動ヘリウム液滴中のレーザーアシステッド電子散乱過程の研究は順調に進捗し、二報目の論文を発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
都立大に移設した実験装置を再稼働させ、予備実験によって装置の動作確認を実施する。電子線の加速エネルギーが 3 keVにおけるレーザーアシステッド電子散乱信号を観測し、空間分解能が向上したレーザーアシステッド電子回折法を実現する。また、更なる空間分解能の向上を目指して、電子エネルギー 10 keVの光電陰極型パルス電子銃を開発する。開発した電子銃の動作確認を行い、電子線パルスの発生条件を調整する。
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Report
(2 results)
Research Products
(33 results)
