分子座標系の電子運動量分光

• Project/Area Number: 08F08762
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高橋 正彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JONES Darryl Bruce 東北大学, 多元物質科学研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2010: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2009: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2008: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 化学物理 / 原子・分子物理 / 電子線散乱

Research Abstract

本研究の目的は、研究代表者らが初めて開発した「分子座標系の電子運動量分光」の検出感度の改善を図り、様々な直線分子の分子軌道の形を運動量空間において三次元観測し、量子化学理論が予測する波動関数形との比較を行うことである。これにより、運動量空間という従来とは反転した視点からの電子状態研究、いわば''運動量空間化学''を展開する。
上記の目的に向けて、前年度までに整備した新規イオン検出器システムの開発の成果を踏まえ、本研究計画最終年度の今年度は、窒素分子の分子座標系電子運動量分光を行った。水素分子を対象とした従前のものと比較して、Signal/Background比の大幅な改善を達成した。また、得られた実験結果は、位置空間で分子軸方向により広がったσ型分子軌道が分子軸と垂直な方向に伸びた形で観測されるなどフーリエ変換の性質を反映した運動量空間特有の波動関数形を示すことが分かった。こうした研究成果は、波動関数の形そのものの視覚化を具現化したものと関連研究分野で極めて高い関心を集め、2010年夏に開催されたInternational Workshop on Frontiers of Electron Momentum Spectroscopy (IWFEMS2010)から招待講演として採択された。現在、当該分野で最高水準の雑誌であるPhysical Review Letter誌に投稿すべく、論文を執筆中である。
以上のように、本研究は所期の目的を達成することができた。

Research Products

• [Journal Article] Electron-impact ionization of the water molecule at large momentum transfer above the double-ionization threshold (2011)
  • Author(s): D.B.Jones, M.Yamazaki, N.Watanabe, M.Takahashi
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 83
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Looking at molecular orbitals in three-dimensional form : from dream to reality (2009)
  • Author(s): M.Takahashi
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan 82 Pages: 751-777
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multilayer polarization elements and their applications to polarimetric studies in vacuum ultraviolet and soft X-ray regions (2008)
  • Author(s): M. Watanabe
  • Journal Title: Nuclear Science and Techniques 19 Pages: 193-203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Internal inelastic scattering satellite probed by molecular-frame photoelectron angular distributions from CO_2 (2008)
  • Author(s): X. -J. Liu
  • Journal Title: Physical Review Letters 101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Breakdown of the two-step model in K-shell photoemission and subsequent decay probed by the molecular-frame photoelectron angular distributions of CO_2 (2008)
  • Author(s): X.-J. Liu
  • Journal Title: Physical Review Letters 101
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 電子運動量分光の超高感度化:波動関数形の精密分光を目指して (2010)
  • Author(s): 山崎優一, 佐藤弘典, D.B.Jones, 浅野佑策, 渡邉昇, A Czasch, O.Jagutzki, R.Doerner, 高橋正彦
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] An (e, 2e+M) triple coincidence study on N_2 (2010)
  • Author(s): D.B.Jones, M.Takahashi
  • Organizer: International Workshop on Frontiers of Electron Momentum Spectroscopy
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Construction of a highly sensitive 2π-azimuth type (e, 2e) spectrometer (2010)
  • Author(s): H.Satoh, M.Yamazaki, D.Jones, Y.Asano, N.Watanabe, A.Czasch, O.Jagutzki, R.Doerner, M.Takahashi
  • Organizer: 第26回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2010-06-02
• [Presentation] (e, 2e+M) measurements of molecular nitrogen at large momentum transfer (2010)
  • Author(s): D.B.Jones, M.Yamazaki, N.Watanabe, M.Takahashi
  • Organizer: International Conference on Many Particle Spectroscopy of Atoms, Molecules, Clusters and Surfaces
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Carbon 1s electron momentum spectroscopy of acetone (2010)
  • Author(s): M.Yamazaki, N.Watanabe, D.B.Jones, M.Takahashi
  • Organizer: International Conference on Many Particle Spectroscopy of Atoms, Molecules, Clusters and Surfaces
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Development of a highly sensitive 2π-type (e, 2e) spectrometer (2010)
  • Author(s): H.Satoh, M.Yamazaki, D.Jones Y.Asano, N.Watanabe, A.Czasch, O.Jagutzki, R.Doerner, M.Takahashi
  • Organizer: International Conference on Many Particle Spectroscopy of Atoms, Molecules, Clusters and Surfaces
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Electron momentum spectroscopy study on the satellite transitions of the neon and argon valence shells (2010)
  • Author(s): N.Watanabe, M.Yamazaki, D.B.Jones, M.Takahashi
  • Organizer: International Conference on Many Particle Spectroscopy of Atoms, Molecules, Clusters and Surfaces
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Development of a highly sensitive 2π-type EMS spectrometer (2010)
  • Author(s): H.Satoh, M.Yamazaki, D.Jones, Y.Asano, N.Watanabe, A.Czasch, O.Jagutzki, R.Doerner, M.Takahashi
  • Organizer: 9th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
• [Presentation] Electron momentum spectroscopy study on the satellite transitions of Ne and Ar (2010)
  • Author(s): N.Watanabe, M.Yamazaki, D.Jones, M.Takahashi
  • Organizer: 9th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
• [Presentation] Electron momentum spectroscopy of the carbon 1s states of acetone (2010)
  • Author(s): M.Yamazaki, N.Watanabe, D.Jones, M.Takahashi
  • Organizer: 9th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
• [Presentation] A study of the double ionization of H_2O using an(e, 3-le)method (2009)
  • Author(s): D.B.Jones, M.Yamazaki, N.Watanabe, M.Takahashi
  • Organizer: 第9回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] アセトン分子のCls電子運動量分光 (2009)
  • Author(s): 山崎優一, 渡辺昇, Darryl Jones, 高橋正彦
  • Organizer: 第9回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 物質内電子運動の精密観測装置の開発 (2009)
  • Author(s): 佐藤弘典, 山崎優一, Darryl Jones, 浅野佑策, 渡辺昇, Achim Czasch, Ottmar Jagutzki, Reinhard Doerner, 高橋正彦
  • Organizer: 第9回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 物質内電子運動の可視化を目指して (2009)
  • Author(s): 高橋正彦
  • Organizer: ポストシリコン物質・デバイス創製基盤技術アライアンスG1「分子なのエレクトロニクス」グループ分科会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-11-26
• [Presentation] An(e, 3-le)study on the double ionization of H_2O (2009)
  • Author(s): D.B.Jones, M.Yamazaki, N.Watanabe, M.Takahashi
  • Organizer: International Workshop on Electronic Spectroscopy for Gas-phase Molecules and Solid Surfaces
  • Place of Presentation: 松島
  • Year and Date: 2009-10-12
• [Presentation] The construction of a highly-sensitive 2π(e, 3e)spectrometer (2009)
  • Author(s): M.Yamazaki, H.Satoh, D.Jones, Y.Asano, N.Watanabe, A.Czasch, O.Jagutzki, R.Doemer, M.Takahashi
  • Organizer: International Workshop on Electronic Spectroscopy for Gas-phase Molecules and Solid Surfaces
  • Place of Presentation: 松島
  • Year and Date: 2009-10-12
• [Presentation] Extending electron momentum spectroscopy to study the double ionization of water (2009)
  • Author(s): Darryl Jones, 山崎優一, 渡辺昇, 高橋正彦
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] アセトン分子の炭素内殻電子運動量分光 (2009)
  • Author(s): 山崎優一, 渡辺昇, Darryl Jones, 高橋正彦
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] (e, 2e)分光で見る電子動突ダイナミクス (2009)
  • Author(s): 高橋正彦
  • Organizer: 平成21年度科学系協会東北大会物理化学コロキウム
  • Place of Presentation: 郡山
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] 高感度2π型電子運動量分光装置の開発 (2009)
  • Author(s): 佐藤弘典, 山崎優一, Jones Darryl, 浅野佑策, 渡辺昇, Czasch Achim, Jagutzki Ottmar, Doerner Reinhard, 高橋正彦
  • Organizer: 平成21年度科学系協会東北大会物理化学コロキウム
  • Place of Presentation: 郡山
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] A highly-sensitive 2π electron momentum spectorometer (2009)
  • Author(s): M.Yamazaki, H.Satoh, D.Jones, Y.Asano, N.Watanabe, A.Czasch, O.Jagutzki, R.Doemer, M.Takahashi
  • Organizer: International Symposium on(e, 2e), Double Photoionization and Related Topics
  • Place of Presentation: アメリカ、レキシントン
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] A study of the double ionization of water using an(e,3-le)method (2009)
  • Author(s): D.B.Jones, N.Watanabe, M.Yamazaki, M.Takahashi
  • Organizer: International Symposium on(e, 2e), Double Photoionization and Related Topics
  • Place of Presentation: アメリカ、レキシントン
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] An(e, 3-le)study on the double ionization of the water molecule (2009)
  • Author(s): D.B.Jones, N.Watanabe, M.Yamazaki, M.Takahashi
  • Organizer: XXVI International Conference on Photonic, Electonic, and Atomic Collisions
  • Place of Presentation: アメリカ、カラマズ
  • Year and Date: 2009-07-22
• [Presentation] Construction of a 2π(e, 2e)apparatus for advanced electron momenturn spectroscopy (2009)
  • Author(s): M.Yamazaki, D.Jones, Y.Asano, N.Watanabe, A.Czasch, O.Jagutzki, R.Doerner, Mtakahashi
  • Organizer: XXVI International Conference on Photonic, Electonic, and Atomic Collisions
  • Place of Presentation: アメリカ、カラマズ
  • Year and Date: 2009-07-22
• [Presentation] Roles of Two-Step Mechanisms in Electron Collision Dynamics (2009)
  • Author(s): M.Takahashi
  • Organizer: Japan-Korea Symposoum on Milecular Science 2009"Chemical Dyanmics in Materials and Biological Molecular Sciences"
  • Place of Presentation: 淡路島
  • Year and Date: 2009-07-12
• [Presentation] An(e, 3-le)study on the double ionization of the water molecule (2009)
  • Author(s): D.B.Jones, M.Yamazaki, N.watanabe, M.Takahashi
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮
  • Year and Date: 2009-06-01
• [Presentation] Double electron excitation dynamics studied by (e, 2e) electron momentum spectroscopy (2009)
  • Author(s): 高橋正彦
  • Organizer: Third International Meeting on Frontiers of Physics (IMFP2009)
  • Place of Presentation: マレーシアクアラルンプール
  • Year and Date: 2009-01-14
• [Presentation] Binary (e, 2e) 分光によるHeとH_2の二電子励起過程 (2008)
  • Author(s): 渡辺昇
  • Organizer: 「少数粒子系物理の現状と今後の展望」研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-12-24
• [Presentation] 角度分解EELSによるCO_2の電子相関の研究 (2008)
  • Author(s): 長岡秀明
  • Organizer: 第8回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 電子線コンプトン散乱による物質内電子運動の可視化〜夢から現実への道〜 (2008)
  • Author(s): 高橋正彦
  • Organizer: 化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 八戸
  • Year and Date: 2008-10-12
• [Remarks]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=42
• [Remarks]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=42
• [Remarks]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/takahashi/index.html