Investigation of nonlinear resonant inelastic X-ray scattering

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03746
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Tamasaku Kenji 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, チームリーダー (30300883)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: X線非線形光学 / X線自由電子レーザー / ２光子吸収 / 共鳴非弾性X線散乱 / 蛍光X線

Outline of Final Research Achievements

We proposed a novel X-ray nonlinear process, which is nonlinear resonant inelastic X-ray scattering (RIXS), and developed a dedicated high-performance emission spectrometer. We successfully observed the nonlinear RIXS process, and applied it to nonlinear spectroscopy. Using our analysis method, we interpreted the two-dimensional spectrum measured by the nonlinear RIXS on copper, which revealed detailed information about the electronic state that could not otherwise be obtained.

Free Research Field

X線光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

X線領域の非線形光学において、これまでに知られていなかった新しい2光子過程を実現した。さらに、これを利用すると従来の蛍光Ｘ線分光法に比べて、より詳細に電子状態が調べられることを示した。この成果は、物理や化学といった分野だけでなく、生物学まで含めた広範な応用が期待される。例えば、光合成に関わる光化学系IIでのマンガンの電子状態の変化といった、従来の蛍光Ｘ線分光では困難な反応過程の理解に貢献する可能性がある。