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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Ultrafast 3D structural dynamics for exploration of photoresponsive materials

Research Project

Project/Area Number 20H01832
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

羽田 真毅  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70636365)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 仁科 勇太  岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 研究教授 (50585940)
恩田 健  九州大学, 理学研究院, 教授 (60272712)
大村 訓史  広島工業大学, 工学部, 准教授 (90729352)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords超高速現象 / フェムト秒レーザー / 電子線回折 / 構造ダイナミクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究提案では、フェムト秒からピコ秒の時間幅を持つパルス電子線を用いた斜入射型の時間分解電子線回折装置を構築し、既存の透過型の時間分解電子線回折装置と組み合わせることで、時間一次元、空間三次元の超高速構造ダイナミクスの可視化技術を創出する。そして、本技術を活用して、無機物質、有機分子、炭素材料など多彩な物質の非平衡状態の構造変化と機能との関係を世界に先駆けて展開し、非平衡超高速構造変化と機能の関係解明のための次世代の超高速三次元構造ダイナミクス観測の科学技術基盤を開拓する。
2022年度は、2021年度に開発した斜入射型電子線回折システムのパルス電子線のパルス幅を計測するために、テラヘルツストリーキングシステムの開発に取り掛かった。開発した弱いテラヘルツ波でも電子線に低周波のモジュレーションを生じさせることができることを明らかにし、電子線のパルス幅を2.6psであると計測することができた。この研究は、ACS Photonics誌に掲載され、筑波大学からプレスリリースされた。また、研究代表者らが開発している電子線回折法とフランスのレンヌ第一大学のProf. Roman Bertoniらが開発している広帯域のポンプ・プローブ実験を相補的に組み合わせることで、カーボンナノチューブと窒化ホウ素ナノチューブの界面で生じる構造ダイナミクスに関する共同研究を2022年度より開始した。今後、これらの装置群を用いて、よりいっそう物質の構造ダイナミクス計測が促進していくと予想される。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] レンヌ第一大学(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      レンヌ第一大学
  • [Journal Article] Development of a Multitimescale Time-Resolved Electron Diffraction Setup: Photoinduced Dynamics of Oxygen Radicals on Graphene Oxide2022

    • Author(s)
      Saida Yuri、Shikata Ryo、En-ya Kaito、Ohmura Satoshi、Nishina Yuta、Hada Masaki
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 126 Pages: 6301~6308

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.2c04075

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Streaking of a Picosecond Electron Pulse with a Weak Terahertz Pulse2022

    • Author(s)
      Yajima Wataru、Arashida Yusuke、Nishimori Ryota、Emoto Yuga、Yamamoto Yuki、Kawasaki Kohei、Saida Yuri、Jeong Samuel、Akada Keishi、Takubo Kou、Shigekawa Hidemi、Fujita Jun-ichi、Koshihara Shin-ya、Yoshida Shoji、Hada Masaki
    • Journal Title

      ACS Photonics

      Volume: 10 Pages: 116~124

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.2c01304

  • [Presentation] Multitimescale time-resolved electron diffraction measurements for nanocarbon materials2023

    • Author(s)
      Masaki Hada
    • Organizer
      第64回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Ultrafast time-resolved electron diffraction measurements for material science2022

    • Author(s)
      Masaki Hada, Kou Takubo, Yoichi Okimoto, Shin-ya Koshihara
    • Organizer
      LSC2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超高速時間分解電子線回折法を用いた炭素材料の構造ダイナミクス計測2022

    • Author(s)
      羽田真毅
    • Organizer
      第59回炭素材料夏季セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 超高速時間分解構造ダイナミクス計測のナノカーボン材料への展開2022

    • Author(s)
      羽田真毅
    • Organizer
      第11回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン若手研究会
    • Invited
  • [Presentation] Multi-timescale Photoinduced Structural Dynamics Measurements of Graphene Oxide2022

    • Author(s)
      Yuri Saida, Ryo Shikata, Satoshi Ohmura, Yuta Nishina, Masaki Hada
    • Organizer
      IVC22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超高速時間分解電子線回折法の液晶のダイナミクス研究への展開2022

    • Author(s)
      羽田真毅
    • Organizer
      2022年日本液晶討論会
    • Invited
  • [Presentation] テラヘルツ波による極短パルス電子線のパルス幅計測2022

    • Author(s)
      矢嶋 渉, 嵐田 雄介, 西森 亮太, 江本 悠河, 山本 祐揮, 川崎 康平, 齋田 友梨, 鄭 サムエル, 赤田 圭史, 田久保 耕, 重川 秀実, 藤田 淳一, 腰原 伸也, 吉田 昭二, 羽田 真毅
    • Organizer
      2022年 第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 光剥離する有機分子材料の構造ダイナミクスの相依存性2022

    • Author(s)
      齋田 友梨, 小西 智暉, 佐藤 竜馬, 中池 由美, 矢嶋 渉, 四方 諒, 山田 洋一, 原 光生, 齊藤 尚平, 羽田 真毅
    • Organizer
      2022年 第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Cu2Sナノ粒子の光照射による超イオン伝導体相への構造変化2022

    • Author(s)
      上野 辰, 四方 諒, 齋田 友梨, 坂本 雅典, 羽田 真毅
    • Organizer
      2022年 第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Ultrafast time-resolved electron diffraction measurements aimed at the research for dynamics of liquid crystals2022

    • Author(s)
      Masaki Hada
    • Organizer
      OLC2021SWS2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of a terahertz pump and electron diffraction probe setup for the dynamics measurements of liquid crystals2022

    • Author(s)
      W. Yajima, Y. Arashida, R. Nishimori, Y. Emoto, Y. Yamamoto, K. Kawasaki, Y. Saida, S. Jeong, K. Akada, K. Takubo, H. Shigekawa, J. Fujita, S. Koshihara, S. Yoshida, M. Hada
    • Organizer
      OLC2021SWS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase dependence of structural dynamics and adhesive function of light-melt adhesive materials2022

    • Author(s)
      Y. Saida, T. Konishi, R. Sato, Y. Nakaike, W. Yajima, R. Shikata, Y. Yamada, M. Hara, S. Saito, M. Hada
    • Organizer
      OLC2021SWS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a multitimescale time-resolved electron diffraction setup: from picosecond to millisecond timescale2022

    • Author(s)
      K. En-ya, Y. Saida, R. Shikata, S. Ohmura, Y. Nishina, M. Hada
    • Organizer
      OLC2021SWS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超高速時間分解電子線回折法 システムとそのアプリケーション2022

    • Author(s)
      羽田真毅
    • Organizer
      日本顕微鏡学会のその場観察分科会2022年研究討論会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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