2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a spectroscopy beyond the time-energy restriction and microscopic approach to solvation dynamics.
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16H06028
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮崎 充彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (00378598)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 分子分光 / 時間分解赤外分光 / 溶媒和クラスター / 溶媒和ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、単独のレーザーでは実現困難なエネルギーと時間分解能の両立をナノ秒レーザーによる状態選択性とピコ秒レーザーによる時間分解能を組み合わせた新たな分光法の開拓により実現し、光励起に伴う溶媒和構造変化ダイナミクスを実時間観測し、そのメカニズムを明らかにすることを目的とする。
平成28年度は研究開始年度に当たり、まず本研究で使用するピコ秒レーザー装置に本課題が提案する先端分光を行うに足る出力、安定性を回復するため、内部光学素子の更新、およびそれに伴う調整を行った。これにより、出力の高強度化、安定化に止まらず、レーザービーム品質の回復もはかられ、測定作業効率の大幅な改善が得られた。
研究課題の進展については、ナノ秒+ピコ秒の二つのレーザーを用いる測定を開始し、最終的に目標としている中性状態ではなくイオン状態においてではあるが、光励起に伴う溶媒再配向過程の実時間観測に成功し、本課題の目指す分光法の基礎原理が確認できた。ただし、完全な測定データを得るには、測定条件に若干調整が必要であり、次年度に仕上げの測定としたい。
本研究の中心課題である中性状態のダイナミクス、および複数の溶媒分子を含む系への進展に向けては、CPDS-水2クラスターの光励起に伴う励起状態電荷移動および溶媒再配向ダイナミクスの実時間観測を開始し、複数の溶媒分子を持つ溶媒和クラスターのダイナミクス観測に成功した。これまでの研究で行ってきた溶質‐溶媒間の相互作用に加え、溶媒分子間の運動を考慮したより一般的な溶媒ダイナミクスの議論への入口となる重要な進展である。今年度は実験の容易さから、水分子の運動を主として観測するOH伸縮振動の観測を行ったが、次年度には電荷移動や分子運動を反映するCN伸縮振動やCH伸縮振動へ展開する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、まずレーザー装置の更新を行い、その後、本課題で提案した測定手法の開発、測定対象への適用を進めることができているため、上記の評価とした。ただし、実験条件を完全に詰めた測定を行うには十分ではなく、測定データとしては完全ではない点に改善の余地が残った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに測定原理の確認が行えたため、次年度はまず現在取り組んでいる系における測定の完了、および結果の公表と進み、一定の区切りをつけたい。さらに、電子基底状態におけるダイナミクス測定を行うための準備として、誘導放出過程を用いた振動励起およびその検出を試み、提案した課題の実現への足掛かりを得る。そのほか、中性状態の振動励起による溶媒運動観測の可能性を広げるため、S1電子励起状態における振電準位からのダイナミクスの検討を試みる。これには、ナノ秒赤外分光による定常状態分光から始める必要がある。
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