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2017 Fiscal Year Annual Research Report

電子波動関数の核配置依存性に基づくアプローチによる振電相互作用効果の研究

Research Project

Project/Area Number 15H03761
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

渡邉 昇  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90312660)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords原子・分子物理 / 電子分光
Outline of Annual Research Achievements

分子を構成する原子の振動運動と電子運動との相関である振電相互作用が、光や荷電粒子との相互作用や種々の化学反応過程でしばしば重要な役割を果たすことが知られている。これら効果の本質が原子核の変位に伴う電子波動関数の歪みにあることから、本研究ではこれまで実験的にアプローチの困難であった”電子波動関数の変化”に焦点を定め、高速電子の非弾性散乱実験に基づく分子軌道イメージング法を駆使した独自の振電相互作用研究を展開してきた。
本年度は、電子運動量分光(EMS)実験による電子運動量分布の高精度測定を行い、電子波動関数形状に対する分子振動の影響を系統的に調べた。特に、特定の官能基に局在した振動モードが電子波動関数に与える影響に着目して、ギ酸メチルやホルムアミドの分子軌道形状の歪みを調査している。実験に加え、独自の理論解析を行い、個々の振動モードが電子運動量分布に与える影響を系統的に明らかにすべく研究を進めた。その結果、特定の官能基を構成する原子核の微小変位が官能基とは距離的に離れた電子分布にも顕著な影響を与える場合があり、その効果が電子運動量分布に大きな変化を与え得ることを突き止めた。さらに研究対象を振動励起分子に広げるべく、高温ガスノズルを製作した。昨年度より進めてきた予備実験により初期の性能を満たすノズルのデザインを決定し、それに基づきEMS装置に組み込む高温分子ビーム源を完成させた。これを用いれば、メチル基のねじれ振動や一般的な変角振動が励起された分子のEMS実験が可能となり、高温環境下における分子の性質変化をその起源から明らかにしていけると期待できる。また、電子励起過程およびその後続解離を対象とした振電相互作用研究の基盤構築を目指し、散乱電子と解離イオンとの同時計測法の開発を進めるとともに、二原子分子を対象とした実験を行い、得られた結果を論文として公表した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Stereodynamics of electron-induced dissociative ionization of N2 studied by (e, e+ion) spectroscopy2018

    • Author(s)
      N. Watanabe, S. Yamada, M. Takahashi
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 20 Pages: 1063~1071

    • DOI

      10.1039/c7cp06753d

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of an electron-ion coincidence apparatus for molecular-frame electron energy loss spectroscopy studies2018

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, Tsukasa Hirayama, So Yamada, Masahiko Takahashi
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 89 Pages: 印刷中

    • DOI

      doi:10.1063/1.5025773

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular-frame electron-scattering experiment on the dipole-forbidden 2σg→1πg transition of N22017

    • Author(s)
      N. Watanabe, S. Yamada, M. Takahashi
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 95 Pages: 060702(R)-1-5

    • DOI

      10.1103/physreva.95.060702

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular-frame EELS experiment on inner-valence ionization of N22017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, So Yamada, Masahiko Takahashi
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 875 Pages: 062022~062022

    • DOI

      10.1088/1742-6596/875/7/062022

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Angle-resolved EELS studies on vibronic coupling effects and electron-impact induced ionization dynamics2017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      3rd Computational Chemistry Symposium (The main symposium of 13th international conference of computational methods in science and engineering)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] An electron momentum spectroscopy study for finding the range of the validity of the plane wave impulse approximation (I)2017

    • Author(s)
      Isao Nakajima, Masakazu Yamazaki, Noboru Watanabe, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      33rd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular-frame EELS experiment on electron-impact ionization of N22017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, So Yamada, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      33rd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An electron momentum spectroscopy study for elucidating the range of the validity of the plane wave impulse approximation2017

    • Author(s)
      Isao Nakajima, Masakazu Yamazaki, Noboru Watanabe, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      XXX International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular-frame EELS experiment on inner-valence ionization of N22017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, So Yamada, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      XXX International Conference on Photonic
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship between interference pattern and molecular orbital shape: a binary (e, 2e) study on SF62017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, Masakazu Yamazaki, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      XXX International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A binary (e, 2e) spectroscopy study for elucidating the range of the validity of the plane wave impulse approximation2017

    • Author(s)
      Isao Nakajima, Masakazu Yamazaki, Noboru Watanabe, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      International Symposium on (e,2e), Double Photo-ionization, and Related Topics 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inner-valence ionization of N2 studied by molecular-frame EELS experiments2017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, So Yamada, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      International Symposium on (e,2e), Double Photo-ionization, and Related Topics 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship between interference pattern and molecular orbital shape: an electron momentum spectroscopy study on SF62017

    • Author(s)
      Noboru Watanabe, Masakazu Yamazaki, Masahiko Takahashi
    • Organizer
      International Symposium on (e,2e), Double Photo-ionization, and Related Topics 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 希ガス原子の電子運動量分光:平面波撃力近似の適用範囲の探索(II)2017

    • Author(s)
      中島功雄、山崎優一、渡邉昇、高橋正彦
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
  • [Presentation] 分子座標系におけるN2の電子非弾性散乱断面積の測定2017

    • Author(s)
      渡邉昇、山田聡、高橋正彦
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
  • [Presentation] 蟻酸メチルの電子運動量分布に対する分子振動の影響2017

    • Author(s)
      佐藤公洋、渡邉昇、山﨑優一、高橋正彦
    • Organizer
      第11回分子科学討論会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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