2012 Fiscal Year Annual Research Report
高強度テラヘルツパルスによる分子配向とアト秒分子イメージングへの展開
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12J09955
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北野 健太 東京大学, 物性研究所, 特別研究員(PD)
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| Keywords | 分子配向 / 高強度テラヘルツ |
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| Research Abstract |
研究員は、高強度テラヘルツパルスとアト秒軟X線パルスという二つの最先端光源を用いることにより、分子軌道・分子内部で起こる電子ダイナミクスを時空間的にプローブするための手法を開拓し、アト秒分子科学の実験的基礎を築くことを目的として研究を行なっている。それを実現するためには、最先端の光源および観測装置を独自に開発することが必要となる。平成24年度における進捗状況について以下の通り報告する。分子内の電子ダイナミクスを解明するためには、分子の空間的な方向を制御(配向)する必要がある。研究員は、そのために必要となる高強度テラヘルツパルスの光源開発を主体的に行ない、200kV/cmという世界最高水準の電場強度を得ることに成功した。得られたテラヘルツパルスに関して、分子配向実験に適用可能かどうかを判定するために、シュレディンガー方程式の数値解による分子の回転ダイナミクスのシミュレーションとの比較を行なったところ、HBr分子を配向させるために必要な強度条件を満たしていることが分かった。また、分子配向実験、およびアト秒分子イメージング実験で必要となる、イメージング装置(運動量画像観測装置)を独自に設計、製作した。製作した同装置の性能を評価するために、予備的実験を行なったところ、イメージング装置が期待通りの性能を発揮していることを実証することができた。上記の通り、光源および装置開発ともに大きな進展を得た。平成25年度以降は、分子配向実験へと展開する。さらには、開発中である近赤外シングルサイクルアト秒パルス光源と組み合わせることにより、アト秒分子イメージング実験へと展開する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
分子配向を十分に達成できるテラヘルツパルス光源の開発に成功した。観測装置は、真空チャンバー中でテラヘルツを発生させるという他に類をみない装置であるにもかかわらず、予備的実験を通じて、高い性能を保持していることが判明した。当初は、テラヘルツパルスを真空チャンバー内で発生、検出することを予定していたが、既に、真空チャンバー中に噴出させた分子線と相互作用させることにも成功しており、計画以上の進展を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度以降は、イメージング装置内で発生させたテラヘルツパルスをHBr分子に照射することにより分子を配向させる、分子配向実験へと展開する。さらには、開発中である近赤外シングルサイクルアト秒パルス光源と組み合わせることにより、アト秒分子イメージング実験へと展開する。高強度レーザー電場下では、一旦トンネルイオン化した電子が再び交流電場により逆方向に加速され核と再衝突する"再衝突プロセス"が起こることが知られている。世界に先駆けて、異核二原子分子の分子軌道、トンネルイオン化・再衝突プロセスの電子ダイナミクスを明らかにすることが期待できる。
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