ドップラーフリー高分解能レーザー分光による分子の構造とダイナミックスに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15350014
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 加藤 肇 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (60030780)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笠原 俊二 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 助教授 (00260646)
• Keywords: ドップラーフリー / レーザー / 2光子吸収 / 分子線 / 磁場 / 分光 / 振動・回転相互作用

Research Abstract

1)外部共振器中に2倍波発生用結晶を挿入し、36000〜48000cm^<-1>で、線幅が0.0001cm^<-1>以下で数cm^<-1>を連続波数自動掃引可能な高出力・強制安定化した波長自動掃引可能な紫外レーザーシステムを開発・製作した。
2)トランス-グリオキザールのA ^1A_u(nπ^*)状態は、準位間摂動は無いとされていたが、我々はa ^3A_u(nπ^*)状態との準位間相互作用を証明するエネルギーシフトと超微細構造を示す強度の弱いスペクトル線を観測した。^1A_u(nπ^*)と^3A_u(nπ^*)との相互作用は小さい(El-Sayed則)ので^1A_u(nπ^*)と1 ^1B_u(ππ^*)との混合、^1B_u(ππ^*)と^3A_u(nπ^*)とのスピン相互作用が必要とされている。本研究で超伝導磁石(6T)のボーア内にドップラーフリー2光子吸収分光用光共振器を設置し、A ^1A_u(v_7=1,JK)←X ^1A_g遷移のゼーマン分裂の量子数JとK依存性を調べ、従来の手法では観測出来なかった分子の量子化状態・準位間相互作用を明確にした。
3)ベンゼンのS_1 ^1B_<2u>(ππ^*),T_2 ^3E_<1u>(ππ^*),T_1 ^3B_<1u>(ππ^*)状態は、それぞれ38085,36947,29657cm^<-1>なる電子エネルギーを持ち、S_1 ^1B_<2u>状態は基底振動状態からの発光量子収率が0.22であり、S_1 ^1B_<2u>からT_1 ^3B_<1u>への項間交差(intersystem crossing)が生じているとされている。^1B_<2u>(ππ^*)と^3B_<1u>(ππ^*)状態間のスピン-軌道相互作用は小さいので種々の提案がなされているが、実験的な確証は得られていない。ドップラーフリー2光子吸収分光法、レーザー光・分子線交差型サブドップラー分光法によるスペクトルを測定し、その外部磁場による影響の量子数v, J, K依存性を調べることにより、一重項-三重項相互作用に関する詳細な知見を得て、分子内無輻射遷移、分子内エネルギー移動はS_1状態における振動・回転相互作用を経て生ずることを明確にした。

Research Products

• [Publications] Masatosi Misono: "Zeeman spectra of the A ^1A_u←X ^1A_g transition of trans-glyoxal studied by Doppler-free two-photon_fluorescence_excitation_spectroscopy"Journal of Chemical Physics. 118・12. 5422-5430 (2003)
• [Publications] M.H.Kabir: "Doppler-free polarization and optical-optical double resonance polarization labeling spectroscopies of a large rnolecule Naphthalene"Journal of Chemical Physics. 119・7. 3691-3698 (2003)
• [Publications] P.Kowalczyk: "The E(4) ^1II_u state in K_2 and its perturbations"Journal of Molecular Spectroscopy. 220・2. 162-169 (2003)
• [Publications] Yasuyuki Kimura: "Orientation observed by Zeeman spectra of dissociated atoms and the interference in photoexcitations"Physical Review A. 67・6. 062717-1-062717-7 (2003)
• [Publications] Yasuyuki Kimura: "Asymmetrical line broadening observed in the photodissociation cross section of Na_2 molecules"Physical Review A. 67・6. 062701-1-062701-7 (2003)
• [Publications] Atsushi Doi: "Sub-Doppler rotationally resolved spectroscopy of lower vibronic bands of benzene with Zeeman effects"Journal of Chemical Physics. 120・13(未定). (2004)