分子クラスターの振動コヒーレント制御による分子間相互作用ダイナミクスの研究

• Project Area: Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment
• Project/Area Number: 26104539
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology (2015); Institute for Molecular Science (2014)
• Principal Investigator: 水瀬 賢太 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 助教 (70613157)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: フェムト秒化学 / クラスター化学 / 画像観測 / イオンイメージング / 分子間相互作用 / 分子ダイナミクス / 装置開発 / 化学反応動力学

Outline of Annual Research Achievements

１．超高速分子ダイナミクスの高解像度観測に向けた新規イメージング法の開発
気相分子系ダイナミクスの強力な可視化法である、荷電粒子イメージング法に対して、独自の視点に基づく観測原理を導入し、高分解能かつ高スループットの画像観測装置を設計・開発した。既存の2次元計測では、系に軸対称性がない場合の分布算出が不可能であった。本研究では、そのような困難を取り除くため、空間断層画像化法を組み込み、さらに精密スリットの製作によって分解能の向上を図った。
２．実時間イメージングを用いた分子クラスターの低振動ダイナミクス観測
新規イメージング法を分子クラスター種に適用することで、微弱なクラスター由来のイオン信号の検出に成功した。ダイナミクス研究については、地球大気で重要性が指摘されているにも関わらず研究例が少ない窒素多量体を対象とし、フェムト秒レーザー照射による、ラマン活性な低振動の回転、振動モードのコヒーレント励起を行った。誘起したダイナミクスをフェムト秒の時間分解能で画像観測することで、振動、回転周期の直接測定に成功した。得られた情報から、これまで測定困難だった双極子をもたない多量体の構造とダイナミクスの理解が可能となる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] IAMS(Taiwan)
• [Int'l Joint Research] Weizmann institute of science(Israel)
• [Journal Article] Quantum unidirectional rotation directly imaged with molecules (2015)
  • Author(s): K. Mizuse, K. Kitano, H. Hasegawa, and Y. Ohshima
  • Journal Title: Science Advances Volume: 1 Issue: 6
  • DOI: 10.1126/sciadv.1400185
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hydrogen-bonded ring closing and opening of protonated methanol clusters H+(CH3OH)n (n = 4-8) with the inert gas tagging (2015)
  • Author(s): Li, Ying-Cheng Hamashima, Toru Yamazaki, Ryoko Kobayashi, Tomohiro Suzuki, Yuta Mizuse, Kenta Fujii, Asuka Kuo, Jer-Lai
  • Journal Title: Phys. Chem. Chem. Phys. Volume: 17 Issue: 34 Pages: 22042-22053
  • DOI: 10.1039/c5cp03379a
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 分子回転波束ダイナミクスのマルチパルス制御と実時間イメージング (2015)
  • Author(s): 藤本 路夢、水瀬 賢太、今城 尚志、大島 康裕
  • Organizer: 第9回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-09-18
• [Presentation] Real-time imaging of one-way molecular rotation dynamics: Making the molecular movie (2015)
  • Author(s): K. Mizuse & Y. Ohshima
  • Organizer: IUPAC2015
  • Place of Presentation: Busan (Korea)
  • Year and Date: 2015-08-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Control and Real-time Imaging of Molecular Motion (2015)
  • Author(s): Mizuse, K.
  • Organizer: IUPAC-2015, the 45th IUPAC World Chemistry Congress
  • Place of Presentation: BUSAN, KOREA
  • Year and Date: 2015-08-13
  • Invited
• [Presentation] Taking a movie of rotating free radicals (2015)
  • Author(s): Ohshima,Y., Mizuse,K.
  • Organizer: 33rd International Symposium on Free Radicals
  • Place of Presentation: Olympic Valley California (USA)
  • Year and Date: 2015-08-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Control and real-time imaging of molecular rotational wave-packet dynamics (2015)
  • Author(s): Mizuse,K. & Ohshima,Y.
  • Organizer: Symposium on Advanced Molecular Spectroscopy
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-07-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 気相分子・分子クラスターの分光、制御、画像観測によるダイナミクス研究 (2015)
  • Author(s): 水瀬賢太
  • Organizer: 第４回分光イノベーションシンポジウム-分光学夢シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-06-04
  • Invited
• [Presentation] Singlet sigma および doublet pi分子における回転波束ダイナミクスの直接メージング (2015)
  • Author(s): 水瀬 賢太、大島 康裕
  • Organizer: 平成27年度日本分光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-06-02
• [Presentation] 新規画像観測装置を用いた分子回転波束ダイナミクスの実時間イメージング (2015)
  • Author(s): 水瀬賢太
  • Organizer: レーザー学会第35回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学、東京都港区
  • Year and Date: 2015-01-12
  • Invited
• [Presentation] 超高速分子回転ダイナミクスの光制御と実時間イメージング (2014)
  • Author(s): 水瀬賢太
  • Organizer: 先端的レーザー分光の若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学、神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-12-02
  • Invited
• [Presentation] 新規画像観測法を用いた分子回転波束ダイナミクスの実時間イメージング (2014)
  • Author(s): Mizuse, K. & Ohshima, Y.
  • Organizer: 第8回 分子科学討論会
  • Place of Presentation: 広島大学、広島県東広島市
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Presentation] Unidirectional molecular rotation dynamics probed with a newly developed ion imaging apparatus (2014)
  • Author(s): Mizuse, K. & Ohshima, Y.
  • Organizer: 第30回化学反応討論会
  • Place of Presentation: イーグレ姫路、兵庫県姫路市
  • Year and Date: 2014-06-06
• [Presentation] Control and Real-time Imaging of Unidirectional Molecular Rotation (2014)
  • Author(s): Mizuse, K. & Ohshima, Y.
  • Organizer: The Forefront of Ultrafast Spectroscopy
  • Place of Presentation: 理化学研究所、埼玉県和光市
  • Year and Date: 2014-05-27
• [Remarks]
  • URL: http://www.chemistry.titech.ac.jp/~ohshima/
• [Remarks]
  • URL: http://www.chemistry.titech.ac.jp/~ohshima/index.html