2013 Fiscal Year Annual Research Report
Ｘ線自由電子レーザーを利用する液体中の中距離立体構造の解明
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23241033
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
八尾 誠 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70182293)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永谷 清信 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30273436)
松田 和博 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50362447)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Ｘ線自由電子レーザー / Ｘ線散乱実験 / クラスター / 液体 |
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| Research Abstract |
まず、前年度までに得られた実験結果に基づき、希ガス・クラスターにおけるナノ・プラズマの生成・崩壊ダイナミクスに関する多くの論文を執筆・公表した。合わせて、アルカリ金属におけるプラズモン共鳴に関する理論と実験の論文も公表した。
日本のXFEL施設SACLAを用いて、巨大キセノンクラスターの単粒子X線回折実験を行った。粒子サイズが数百ナノメートル程度となる巨大キセノンクラスターにXFELを照射して、単一クラスターからのX線散乱像の取得に成功した。同時に、クラスターから放出される蛍光X線やイオンスペクトルの計測に成功し、高強度XFELパルスと物質の相互作用についての情報を得た。実験からはクラスターの放射線損傷がXFELパルス強度に加えてクラスターサイズにも依存することが示唆された。単粒子の構造解析を遂行する際に問題となる電子損傷の影響について、実験結果に基づき評価を進めている。これと平行して、海外のFEL施設を利用する極紫外FEL実験も進めた。具体的にはイタリア国で稼働を開始したFERMI実験施設での利用実験のために、クラスター源の開発を行った。
液体実験については、非等方な中距離立体構造を有する室温イオン液体を中心に、XFELを用いた構造ダイナミクス観測の実現可能性について検討した。具体的には、実験室での小角X線散乱を用いた予備的な構造解析を進め、ベンゼン等の溶質分子の種類により中距離構造に変化が現れることを確認した。第一原理分子動力学計算などからサブピコ秒の構造ダイナミクスが予想されているカルコゲン液体、特に液体イオウについて、XFEL利用実験の実現可能性の検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Ｘ線自由電子レーザーSACLAを利用して、本研究の目標の一つである希ガス（キセノン）巨大クラスターのone-shot imagingの実験に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は、XFEL実機を用いた実験を進めるとともに、25年度までに得られたデータを用いて、XFEL実機での液体の中距離立体構造観測に向けた実験手法の確立を目指す。
単粒子X線回折については、25年度のSACLA利用実験で得られたキセノン・クラスターの単粒子X線回折データの解析を進め、クラスターの構造情報を引き出す解析手法の開発を進める。特に、電子損傷による回折像への影響について、X線回折データと合わせて取得したイオンスペクトルや蛍光スペクトルのデータも合わせて検討を加える。
これとは独立に、XFELと光学レーザーを用いたポンプ－プローブ計測によって得られた時分割データを元に、XFEL照射によって引き起こされる試料損傷過程について検討を加える。時分割計測データの結果から得られる知見を合わせて、単粒子X線回折のための実験・解析手法の改良を進める。
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[Journal Article] Pulse delay effect in angular distribution of near-threshold EUV+IR two-photon ionization of Ne2014
Author(s)
S. Mondal, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Tachibana, K. Nagaya, T. Sakai, K. Matsunami, S. Yase, M. Yao, S. Wada, H. Hayashita, N. Saito, C. Callegari, K. C. Prince, C. Miron, M. Nagasono, T. Togashi, M. Yabashi, K. L. Ishikawa, A. K. Kazansky, N. M. Kabachnik, and K. Ueda
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Journal Title
Phys. Rev. A
Volume: 89
Pages: 013415-1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Frustration of photoionization in Ar nanoplasma produced by extreme ultraviolet FEL pulses2013
Author(s)
H. Iwayama, K. Nagaya, M. Yao, H. Fukuzawa, X.-J. Liu, G. Prümper, K. Motomura, K. Ueda, N. Saito, A. Rudenko, L. Foucar, M. Nagasono, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi, H. Kimura
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Journal Title
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
Volume: 46
Pages: 164019-1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Photoelectron Angular Distribution for Two-Photon Ionization of Helium by Ultrashort Extreme Ultraviolet Free Electron Laser Pulses2013
Author(s)
R. Ma, K. Motomura, K.L. Ishikawa, S. Mondal, H. Fukuzawa, A. Yamada, K. Ueda, K. Nagaya, S. Yase, Y. Mizogichi, M. Yao, A. Rouzée, A. Hundermark, M.J.J. Vrakking, P. Johnsson, M. Nagasono, K. Tono, T. Togashi, Y. Senba, H. Ohashi , M. Yabashi, and T. Ishikawa
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Journal Title
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
Volume: 46
Pages: 164018-1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Photoelectron angular distribution for two-photon sequential double ionization of Xenon by ultrashort extreme ultraviolet free electron laser pulses2013
Author(s)
S. Mondal, R. Ma, K. Motomura, H. Fukuzawa, A. Yamada, K. Nagaya, S. Yase, Y. Mizogichi, M. Yao, A. Rouzée, A. Hundermark, M.J.J. Vrakking, P. Johnsson, M. Nagasono, K. Tono, T. Togashi, Y. Senba, H. Ohashi , M. Yabashi, T. Ishikawa, I.P. Sazhina, S. Fritzsche, N.M. Kabachnik and K. Ueda
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Journal Title
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
Volume: 46
Pages: 164022-1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sequential multiphoton multiple ionization of atomic argon and xenon irradiated by x-ray free-electron laser pulses at SACLA2013
Author(s)
K. Motomura, H. Fukuzawa, S.-K. Son, S. Mondal, T. Tachibana, Y. Ito, M. Kimura, K. Nagaya, T. Sakai, K. Matsunami,(16名) M. Yabashi, M. Yao, R. Santra, and K. Ueda
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Journal Title
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
Volume: 46
Pages: 164024-1-7
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Unusual Under-threshold Ionization of Neon Clusters Studied by Ion Spectroscopy2013
Author(s)
K.Nagaya, A. Sugishima, H. Iwayama, H. Murakami, M. Yao, H. Fukuzawa, X.-J. Liu, K. Motomura, K. Ueda, N. Saito, L. Foucar, A. Rudenko, M. Kurka, K.-U. Kuehnel, J. Ullrich, A. Czasch, R. Doerner, R. Feifel, M. Nagasono, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, T. Togashi, H. Kimura, and H. Ohashi
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Journal Title
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phy
Volume: 46
Pages: 164023-1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Crossover in the Photo-ionization Processes of Ne Clusters with Increasing EUV-FEL Intensity2013
Author(s)
S. Yase, K. Nagaya, Y. Mizoguchi, M. Yao, H. Fukuzawa, K. Motomura, A. Yamada, R. Ma, K. Ueda, N. Saito, A. Rouzee, A. Hundermark, M. Vrakking, P. Johnsson , M. Nagasono, T. Togashi, K. Tono, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi , Y. Senba
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Journal Title
Phys. Rev. A
Volume: 88
Pages: 043203-1-5
DOI
Peer Reviewed
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