Ultrafast molecular imaging with votex electrons generated under intense laser fields

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03417
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Morishita Toru 電気通信大学, 量子科学研究センター, 教授 (20313405)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ボルテックス電子 / アト秒 / 再衝突

Outline of Final Research Achievements

We have studied ultrafast atomic and molecular imaging utilizing vortex electrons generated from atoms and molecules irradiated by intense laser pulses. We developed accurate and efficient computer codes for photoelectron momentum distributions of atoms and molecules irradiated by intense laser pulses with various polarizations. We also developed an analytical theory based on the adiabatic theory and performed quantitative analysis of photoelectron momentum distributions resulting from vortex electron recollision processes. This has provided us with a deep insight into the interaction between intense lasers and matters.

Free Research Field

原子・分子・光物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原子・分子内電子の運動スケールであるアト秒領域の超高速物質ダイナミクスに関する理論的研究を行った。ボルテックス電子というらせん状の波面を持つこれまでない状態の電子を用いた新しい原子・分子の反応ダイナミクスを調べた。そして高強度レーザー照射による光電子運動量スペクトルから標的原子・分子の構造の情報が精度よく得られることを示した。これにより、実時間原子分子ダイナミクスの研究に新しい道が拓けた。