2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study of active species before thermalization and relaxation using sub-femtosecond pulse radiolysis
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20H00364
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉田 陽一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50210729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神戸 正雄 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60705094)
菅 晃一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60553302)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サブフェムト秒電子ビーム / パルスラジオリシス / 極短パルス電子ビーム / 初期過程 / 反応活性種 / レーザー変調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サブフェムト秒パルスラジオリシス実現のためのサブフェムト秒電子ビーム発生を目的としてレーザー変調を用いた超短パルス電子ビーム発生のシミュレーションを行った。シミュレーションに基づき小型アンジュレータを制作した。これらを用いて、S-バンドフォトカソードRF電子銃ライナックで発生した電子ビームを磁気パルス圧縮した後、制作したアンジュレータに入射し、レーザー変調効果を実験的に確かめた。このとき、アンジュレータ内で時空間的に同期させたレーザー光パルスも入射し、変調用レーザー光パルスの有無で変調度合いを評価した。
また、サブフェムト秒パルスラジオリシス法の観測対象となる量子ビーム誘起化学反応の初期過程を調べるため、重要な初期中間体である溶媒和電子および溶媒和前電子の根源的性質について実験的に研究した。光・電子2段階励起パルスラジオリシスを構築し、1-ペンタノール中の溶媒和電子を光励起することで、1-ペンタノール中の溶媒和電子の光吸収が、溶媒和電子の分子内電子遷移ではなく、溶媒が構成する伝導帯への電子遷移であることを突き止めた。また、光励起により溶媒和前電子が生成しないことが分かった。これは、溶媒和前電子と溶媒和電子が異なる分子であり、溶媒和前電子は溶媒電子の励起状態ではない、ということを強く示唆している。イオン化の親分子であるカチオンラジカル種を溶液中で高時間分解能を活かして測定可能とするための手法として、超高濃度溶液を用いた直接イオン化法を提案し、高濃度溶液で確かに直接イオン化によりカチオンラジカルが生成できることを実験的に示した。つまり、直接イオン化法を用いることで、カチオンラジカルが拡散過程を経ずに生成できることとなり、従って、電子ビームのパルス幅と同等のカチオンラジカル生成ができるようになった。
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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