Ultrafast charged-particle imaging study of intermolecular charge transfer reactions using oriented molecular beams

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18938
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: Mizuse Kenta 北里大学, 理学部, 講師 (70613157)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 反応動力学 / イオンイメージング / フェムト秒化学 / 波束ダイナミクス / 波動関数 / 分子分光学

Outline of Final Research Achievements

We developed a method to track the dynamics of photo-excited general polyatomic molecules through a full characterization of spatiotemporal patterns of molecular motions. To determine the motion or instantaneous structure and orientation of polyatomic molecules, it is necessary to measure the relative positions of two or more atomic nuclei. In this study, a new ion imaging setup was successfully developed to enable imaging from multiple directions. Real-time observation of the photo-induced dynamics of chiral molecules, which are representative of polyatomic systems, was achieved.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高速な分子の運動を、原子核のレベルで明瞭に可視化することは、分子の動的挙動の理解に直結するとともに、分子の効率的な利活用や設計につながるため、物理化学の大きな目標の一つである。しかし、多原子分子の多次元的な運動を可視化するには、大きな困難があった。本研究で開発した手法は、分子から放出される複数の原子イオンを任意の撮影アングルで画像化するものであり、配向技術と組み合わせて、分子ダイナミクス研究への広い応用が見込まれるものである。