2014 Fiscal Year Annual Research Report
星間物質の分子進化の解明を目指した超高速分光システムの構築
| Project/Area Number |
26287140
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
伏谷 瑞穂 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50446259)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 超高速分光 / 極低温反応 / 固体水素 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，星間空間において最も重要な元素の一つである水素（プロトン）が関与した極低温下における化学反応を高い時間分解能で実時間追跡を行うために，極紫外および中赤外域のフェムト秒レーザーパルスを利用した先進的分光計測システムの構築を目的とする。本手法を固体パラ水素中に捕捉した中性分子および分子イオンの光誘起化学反応に適用し，星間空間における分子進化を反応ダイナミクスの観点から考察することで，星間分子の存在形態や生成・消滅過程を反応素過程のレベルで理解することを目指す。
初年度では計画どおりオルト-パラ水素変換機の製作，レーザーシステムの改良などを行い，次年度以降の実験に向けた整備を進めた。
核スピン状態の異なるオルト水素とパラ水素の混合したノルマル水素から高純度のパラ水素を得るため，磁性触媒を封じたオルト-パラ変換機を設計・製作した。これを既設のクライオスタットに組込み，高純度のパラ水素が得られる温度・流量などの最適化を行った。
また，高い精度で時間分解分光測定を行うため，極紫外超短レーザーパルス光源の改良を行った。本研究では極紫外超短レーザーパルスとして既設の近赤外レーザーシステムから波長変換して得られるレーザー高次高調波パルスを使用し，当該年度では特に，標的分子イオンを「その場」で生成することができる波長90nmの極紫外域レーザーパルスの時間幅を改善することを目指した。基本波である400nmレーザーパルスの時間幅を空気の分散まで考慮して設計したチャープミラーの導入を行うことで最適化することで，5次高調波として発生する波長90nmの極紫外レーザーパルスの時間幅を120 fsから35 fsへと3倍以上改善することを確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高純度のパラ水素の作成と極紫外域レーザー光源の改良など，初年度の目標はほぼ達成できているため，おおむね順調に進んでいると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
反応過程を追跡するプローブとして中赤外域超短レーザーパルスの光学系を整備する。上記の光源開発の後，平成２６年度に達成した光源・装置系の各技術要素を統合し，超高速分光計測システムの構築・評価を行う。本手法を固体パラ水素中に捕捉した中性分子の光誘起化学反応などの実時間追跡に適用し，短寿命の中間体やその反応経路などを明らかにする。その後，星間分子の分子進化に重要な反応系へと展開し，星間空間における分子進化の反応機構とその特徴を明らかにすることを目指す。
|
| Causes of Carryover |
研究費の効率的な執行により未使用額が生じた。この研究費は次年度以降の計画の為に有効に活用する。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に中赤外域超短レーザーパルスの光学系を構築するのに必要な光学部品，装置の真空度を改善するための真空機器，試料ガスの購入，学会への参加などに研究費を使用する。
|
