2023 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring a technique for forming a molecular ensemble with macroscopic rotational symmetry
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22K19005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
酒井 広文 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20322034)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | マクロな３回対称性をもつ分子アンサンブル / 全光学的分子配向制御 / 超分極率相互作用 / ２波長レーザーパルス用プラズマシャッター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の主目的は、互いに逆回りに円偏光した基本波パルスと第２高調波パルスを重ね合わせて形成される３回対称な電場トラジェクトリーとBX_3（X=F, Cl, Br, I）の様な点群D_3hに属する分子の超分極率相互作用によって、試料分子の三つの腕を３回対称な電場の向きに揃え、マクロな３回対称性をもつ分子アンサンブルを生成する技術の開発であった。１年目までの実験では、目標とする分子アンサンブル生成の明確な証拠は得られなかったが、その原因は基本波と第２高調波の強度不足によると結論した。限られたレーザー出力のレーザーパルスの強度を上げるためには、レーザーパルスの径を一旦大きくすることにより、集光強度の増大を図ることが一般的であるが、予算の制約により、必要な光学部品を調達することができなかった。
一方、ナノ秒２波長レーザーパルスをそのピーク強度付近で急峻に遮断することができれば、本研究で目標としたマクロな３回対称性をもつ分子アンサンブルだけでなく、同じく非共鳴２波長レーザー電場と試料分子の超分極率相互作用を利用して生成された配向分子アンサンブルを静電場も存在しない完全にフィールドフリーな条件下で用意することができる。レーザーパルスをそのピーク強度付近で急峻に遮断するために、プラズマシャッター技術を用いるが、これまでは２波長レーザーパルスに適用した時に２波長間の相対位相を維持することができなかった。令和５年度に、プラズマシャッター用のエチレングリコールの液膜生成用に新たにステンレス製ノズル（Metaheuristic JAPAN製）を導入し、２波長間の相対位相の測定結果をフィードバック制御することにより、２波長間の相対位相の安定化に成功した。その結果、初めて完全にフィールドフリーな条件下で配向分子アンサンブルを用意することに成功する大きな進展があった。将来、マクロな３回対称性をもつ分子アンサンブルにも適用したい。
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