2017 Fiscal Year Annual Research Report
自由電子レーザーを用いた時間分解測定による分子における電荷移動過程の解明
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16J02270
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高梨 司 東北大学, 多元物質科学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | X線自由電子レーザー / 時間分解測定 / ヨウ素含有有機分子 / イオン運動量多重同時計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
採用最終年度となる本年度は、採択課題の最終目標であるヨウ素含有有機分子に対するX線自由電子レーザー（XFEL）照射に誘起される電子緩和過程と分子解離過程の相関を明らかにすべく、ジヨードメタン分子を対象として以下の成果を挙げた。
まず、XFEL照射で生成する解離イオンの運動量多重同時計測で得られた測定結果を、理論モデルに基づいて解析することで、対象分子のXFEL誘起クーロン爆発過程では分子内の二つのヨウ素イオン間の反発としてクーロンエネルギーが主に放出されていることを突き止め、この研究成果を学術論文として発表した。
続いて、XFELパルスと近赤外レーザーを用いた時間分解測定で得られた解離イオン収量の時間変化を可視化するプログラムを作成した。さらに、同一種類の各イオンを運動エネルギーの大小で区別し、収量曲線を得る解析プログラムを実装した。これにより、電子緩和過程によって異なる運動エネルギーを持って生成したイオンの収量変化を個別に得ることができ、電子緩和過程と分子解離過程の相関を議論することが可能となった。
最後に、時間分解イオン収量測定の結果として、得られた収量曲線はその時間構造によっていくつかのパターンに大別することができた。ヨウ素イオン系列では、4価から6価の高い価数を持つイオン種では短い緩和時間が得られた。これは分子内のオージェ緩和過程の時定数と同程度であり、XFEL照射に誘起された電子緩和過程の途中で生成する過渡電子状態を観測しているものと解釈している。一方1価イオンでは長い緩和時間が得られ、原子間の電子緩和過程を観測しているものと考えている。また、中間の価数を持つイオン種では、運動エネルギーの大小によって時間構造が異なっており、イオン生成に関与する電子緩和過程に依存した解離イオンの運動エネルギー変化を観測している。現在以上の結果をまとめており、論文として発表予定である。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Ultrafast Coulomb explosion of a diiodomethane molecule induced by an X-ray free-electron laser pulse2017
Author(s)
T. Takanashi, K. Nakamura, E. Kukk, K. Motomura, H. Fukuzawa, K. Nagaya, S. Wada, Y. Kumagai, D. Iablonskyi, Y. Ito, Y. Sakakibara, D. You, T. Nishiyama, K. Asa, Y. Sato, T. Umemoto, K. Kariyazono, K. Ochiai, M. Kanno, K. Yamazaki, K. Kooser, C. Nicolas, C. Miron, T. Asavei, L. Neagu, M. Schoeffler, G. Kastirke et al.
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Journal Title
Physical Chemistry Chemical Physics
Volume: 19
Pages: 19707～19721
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Application of Matched-Filter Concepts to Unbiased Selection of Data in Pump-Probe Experiments with Free Electron Lasers2017
Author(s)
C. Callegari, T. Takanashi, H. Fukuzawa, K. Motomura, D. Iablonskyi, Y. Kumagai, S. Mondal, T. Tachibana, K. Nagaya, T. Nishiyama, K. Matsunami, P. Johnsson, P. Piseri, G. Sansone, A. Dubrouil, M. Reduzzi, P. Carpeggiani, C. Vozzi, M. Devetta, D. Facciala et al.
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Journal Title
Applied Sciences
Volume: 7
Pages: 621-1～621-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] SACLA BL1を用いた気相原子分子の時間分解測定2018
Author(s)
高梨司, 福澤宏宣, Kukk Edwin, 永谷清信, 和田真一, 岸本直樹, 本村幸治, 熊谷嘉晃, You Daehyun, 小野太詩, Li Yiwen, 伊藤雄太, 西山俊幸, 仁王頭明伸, 浅和貴, 佐藤由比呂, 横野直道, 櫻澤智大, Grundmann Sven, Schoeffler Markus, 他
Organizer
第31回日本放射光学会年会
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[Presentation] Time-resolved measurement of XFEL induced ultrafast decay process in CH2I2 molecule2017
Author(s)
T. Takanashi, H. Fukuzawa, K. Motomura, K. Nagaya, S. Wada, Y. Kumagai, D. Iablonskyi, S. Mondal, Y. Ito, T. Tachibana, S. Yamada, Y. Sakakibara, D. You, T. Nishiyama, K. Matsunami, T. Sakai, K. Asa, Y. Sato, T. Umemoto, K. Kariyazono et al.
Organizer
Physical Chemistry Colloquium on “Ultrafast electronic and structural dynamics”
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 極紫外自由電子レーザー照射によるネオン二量体及びクラスターの多重励起に誘起された原子間クーロン緩和過程2017
Author(s)
T. Takanashi, D. Iablonskyi, N. V. Golubev, C. Callegari, K. Nagaya, H. Fukuzawa, K. Motomura, Y. Kumagai, S. Mondal, T. Tachibana, T. Nishiyama, K. Matsunami, P. Johnsson, P. Piseri, G. Sansone, A. Dubrouil, M. Reduzzi, P. Carpeggiani, C. Vozzi, M. Devetta et al.
Organizer
第11回分子科学討論会
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[Presentation] Multiple excitation ICD in neon dimers and clusters2017
Author(s)
T. Takanashi, D. Iablonskyi, N. V. Golubev, C. Callegari, K. Nagaya, H. Fukuzawa, K. Motomura, Y. Kumagai, S. Mondal, T. Tachibana, T. Nishiyama, K. Matsunami, P. Johnsson, P. Piseri, G. Sansone, A. Dubrouil, M. Reduzzi, P. Carpeggiani, C. Vozzi, M. Devetta et al.
Organizer
The International Symposium on (e,2e), Double Photoionization and Related Topics and 19th International Symposium on Polarization and Correlation in Electronic and Atomic Collisions
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Real Time Observation of the Ultrafast Dynamics Induced by XFEL Pulses in CH2I2 Molecule2017
Author(s)
T. Takanashi, H. Fukuzawa, K. Motomura, K. Nagaya, S. Wada, Y. Kumagai, D. Iablonskyi, S. Mondal, Y. Ito, T. Tachibana, S. Yamada, Y. Sakakibara, D. You, T. Nishiyama, K. Matsunami, T. Sakai, K. Asa, Y. Sato, T. Umemoto, K. Kariyazono et al.
Organizer
30th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC XXX)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Time-Resolved Observation of XFEL Induced Dynamics in CH2I2 Molecule2017
Author(s)
T. Takanashi, H. Fukuzawa, K. Motomura, K. Nagaya, S. Wada, Y. Kumagai, D. Iablonskyi, S. Mondal, Y. Ito, T. Tachibana, S. Yamada, Y. Sakakibara, D. You, T. Nishiyama, K. Matsunami, T. Sakai, K. Asa, Y. Sato, T. Umemoto, K. Kariyazono et al.
Organizer
International Workshop on Photoionization & Resonant Inelastic X-ray Scattering (IWP-RIXS 2017)
Int'l Joint Research
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