2019 Fiscal Year Research-status Report
ダブルピーク型5-fsパルス光発生による分子振動位相を揃えた選択励起手法の開発
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19K15512
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
橋本 征奈 神奈川大学, 付置研究所, 研究員 (30824932)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | フェムト秒パルスレーザー光 / 極限的超短パルス光 / 分子振動励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）ダブルピーク型パルス光の発生
まず、広帯域紫外パルス光のスペクトルを整形した。反射型回折格子が導入されているパルス圧縮系内では紫外パルス光は波長毎に異なる光路を進んでいる。この光路内に空間フィルターを挿入し、任意のピーク間エネルギー差をもつダブルピーク型パルス光を発生させた。パルス光の群速度分散および、光量損失を抑えるために、金属板を組み合わせたスリット状のフィルターを空間フィルターとして導入した。金属板を手動ステージに乗せて移動させ、光路に対するフィルターの位置を再現良く調節できるようにした結果、ピーク間エネルギー差の無段階調節が可能となった。更にパルス圧縮系内の可変形鏡を調節することで波長毎の分散を低減させ、パルス幅が10 fs程度のダブルピーク型パルス光とした。しかし、現状のパルス圧縮系により制御可能な負の群速度分散量は僅かに不足しており、さらなる負分散を付けるために、チャープミラーの反射回数の検討など、パルス圧縮系の改良が必要であることがわかった。
（２）分子振動の選択励起
発生させたダブルピーク型パルス光照射によりアセトニトリル及びベンゼンの特定の分子振動モードの選択励起を試みた。励起された分子振動モードはポンプ・プローブ測定により確認した。アセトニトリル、ベンゼンいずれを用いても、ピーク間エネルギー差を1000波数にするとδC-Hが、3000波数にするとνC-Hのみを選択励起できた。一方、ピーク間エネルギー差を2000波数にすると、アセトニトリルではνC-Nのみが励起されたが、ベンゼンには2000波数付近のラマン活性な分子振動モードがないため、分子振動は励起されなかった。以上、得られた信号は装置に依存した信号ではなく、パルス光のピーク間エネルギー差に対応した分子振動モードに由来する信号であることを確認した。
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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
（１）ダブルピーク型パルス光の発生
本年度、スペクトル整形に用いる空間フィルターを作成することで、ピーク間エネルギー差を無段階で調節可能なダブルピーク型パルス光を発生させた。また、パルス圧縮系内の可変形鏡を調整することで、種々のダブルピーク型パルス光のパルス幅を約10 fsまで圧縮し、ポンプ・プローブ測定による分子振動の実時間分光を実現した。
（２）分子振動の選択励起
アセトニトリル及びベンゼンを用いて、ダブルピーク型パルス光のピーク間エネルギー差に対応した分子振動モードを選択励起した。現在論文を作成中である。
以上、2019年度の研究計画に対して十分な成果が得られおり、おおむね計画通りに進行していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1）ダブルピーク型パルス光の発生
本年度ピーク間エネルギー差を無段階で調節可能なダブルピーク型パルス光を発生させた。しかし、スペクトル形によっては分子振動の励起効率が低い等の問題点が生じたため、来年度以降はパルス光の分散補償方法の検討や、光強度とパルス幅の安定化などを行い、分子振動の選択励起効率を向上させる。さらに、本年度購入したCCD検出器を導入することで、SN比の向上を図る。
（2）分子振動の選択励起
来年度以降は分子構造の対称性が低い有機化合物に対してダブルピーク型パルス光を照射し、分子振動の選択励起が可能かどうかを検討する。
（3）振動モードの選択励起による化学反応制御
パルスレーザー光の照射条件を整えた後、異なる分子振動モードを励起した場合の反応選択性を評価する。
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| Causes of Carryover |
本年度末に予定していた出張をCOVID-19の影響により延期したため、出張旅費分の差額が生じた。差額は来年度の出張旅費として使用予定である。
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