2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molcular dynamics studies by a newly developed photoelecton-photoion slice imaging apparatus
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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 | 化学反応動力学 / フェムト秒化学 / クラスター化学 / 画像観測 / イメージング科学 / 波動関数 / 量子波束 / レーザー化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、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）を開発し、様々な分子ダイナミクスへの応用を行った。
開発した装置は典型的な速度マップ型荷電粒子イメージング装置の、粒子飛行チューブ中に精密断層化スリットを挿入し、2次元検出器を通常のものと直交する配置に設置したものである。本課題研究により、荷電粒子雲を歪みなく断層化し、検出するための精密スリットを設計、製作することができた。得られた画像分解能は既存の装置の1桁上であり、今後様々な高分解能観測が期待できる。
本研究においても、開発した装置を分子回転波束の高分解能イメージング、励起状態分子配向の決定実験に適用し、既存の手法では困難だった実験に成功した。前者では、窒素分子に対するフェムト秒多重パルス照射で生成させた、回転量子数Jが10を超える領域の回転波束に対して本手法を適用し、多数の節構造を含む波動性と、そのフェムト秒スケールでのスナップショット撮影に成功した。この成果はパルス照射による分子整列の度合いを正確に評価する新技術としての価値を示すとともに、量子力学的波動のふるまいが、量子数の増加とともに古典的描像に近づくさまを明瞭に可視化したものとして大きな価値があると考えている。また、後者の励起状態分子に関する実験では、ナノ秒紫外パルスによって回転状態選別的に励起された一酸化窒素分子にイメージングパルスを照射し、その空間配向を可視化できることを示した。一般に励起状態分子のイメージングでは、周囲の大多数の基底状態分子が測定の障害となるが、本研究では励起状態の高いイオン化確率に注目することで励起状態選択的なイメージングをも成功させている。
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