2016 Fiscal Year Research-status Report
新規光電子・光イオン断層画像観測法を用いた分子ダイナミクス研究の展開
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16K13927
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水瀬 賢太 東京工業大学, 理学院, 助教 (70613157)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フェムト秒化学 / 励起状態ダイナミクス / 光電子・光イオン画像観測 / 化学反応動力学 / クラスター化学 / レーザー化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は分子ダイナミクス研究の強力な手法である光電子・光イオン画像観測法について、独自の測定原理に基づく新規手法（空間的断層画像化法）を設計開発・実用化・展開し、物理化学現象の観測および視覚的理解、さらには画像をもとにした分子制御のためのツールとすることを目的としている。研究1年目の今年度は、新規イオン断層画像観測の原理検証、有用性の実証を行うとともに、いまだ実現されていない光電子画像の直接断層観測を可能とする装置の設計と開発を行った。開発中の時間を縫って、現有のイオン断層観測装置を用いた励起状態分子ダイナミクス研究を、新手法による新たな切り口から展開した。具体的に、光電子断層画像化装置については既存の装置を加工が難しい非磁性材料での再設計、イオンよりも100倍以上高速に運動する電子の検出を可能とするサブナノ秒立ち上がりの高電圧エレクトロニクスの構築、超高速分子ダイナミクスを誘起するためのナノ秒・フェムト秒多重パルス光学系の立ち上げを行った。また、断層イメージング装置の応用として、励起状態分子の選択的観測を行った。ナノ秒紫外光で生成させた励起状態分子に対してフェムト秒クーロン爆発光を照射し、解離イオンの空間分布を断層画像化することで、励起状態の運動固有状態について、波動関数の2乗に対応する分布の測定に成功した。一般に励起状態の観測には基底状態分子が強い背景信号として重なるため、その選択的観測は困難である。本研究では励起状態の高いイオン化確率に着目した検出法によって高精度な観測に成功した。次年度以降の研究では新手法による光電子測定や円2色性を含めた高度な測定によって分子ダイナミクス研究に新しい切り口の導入を目指す。
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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
今年度最大の目的であった光電子画像観測装置の初期設計と、断層画像観測装置を用いた励起状態イメージングに遅延なく成功しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目には新装置による予備実験からの知見を合わせ、分子ダイナミクスの観測、制御による分子科学を発展させる。まず、理論提案があるのみの新型の光電子円偏光２色性イメージングについて、新手法による実験的観測を目指す。既存の手法では測定効率もしくはカメラアングルや画像分解能に難があった。本研究で開発する装置を用いて、まずはナノ秒レーザーを用いた定常状態イメージングを試みる。もう一つの応用として、画像観測をフィードバック信号にした高度な分子制御を展開する。通常の画像観測法に比べて数１０倍のカウントレートが可能であるため、分子の運動状態を高速に判断することができる。光パルスのデザインと組み合わせることで多自由度系の分子ダイナミクスにおけるモード選択的かつ多段階励起と、構造変化ダイナミクス研究への展開を目指す。
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| Causes of Carryover |
購入予定だった海外製品について、米国の政権交代に伴う輸出入の遅れが若干生じ、年度内の納品ができなかったため。物品が届くまでの時間を予備実験にまわすことで励起状態イメージングに成功しているため、進行に大きな問題は生じていない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用金は納入が遅れた物品の購入にあてるため、使用計画に大きな変更はない。
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