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単分子スペクトロスコピーに予測されるカオス振動状態の理論

研究課題

研究課題/領域番号 07454151
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

高塚 和夫  名古屋大学, 人間情報学研究科, 教授 (70154797)

研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
1996年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1995年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
キーワード単分子分光 / カオス / 分子振動 / 高振動励起
研究概要

本研究では、分子1個1個に由来する、平均されないスペクトルの分光学(単分子分光学)によって観測されうる分子のカオス振動の性質を解明した。我々は、弱いカオスが基本的な役割を果たすことによって発生する、分子振動の新しいモードが存在することを理論的に提案し、その数値的な実証を行い、それが単分子分光によって検出されることを予想した。この分子振動運動を位相空間大振幅運動と呼ぶ。この研究では、まず、1.弱いカオス状態だけにスペクトルの広がりをもち、擬セパラトリックスの局在する波束の生成させる方法を作った。この方法論は、高振動励起状態の固有関数と固有値を、直交条件を使わないで計算する手法として発展させられた。2.時間依存のスペクトルを定義することで、ダイナミクスの時間発展とスペクトル構造の時間変化を見ることを提案した。以上の、基礎的研究の上に、次のことが分かった。(1)量子論における位相空間大振幅運動は、古典力学とは大きな相違点も持つが、非常に長い運動スケールを持ち、実質的に非周期的かつ非予測的である。(2)この波束が生成されてからスペクトルをとるまでの開始時間を変化させることによって、異なる強度分布のスペクトルが得られることを発見した。(3)この波束は、波束が生成されたときの初期依存性を非常に強く持つ。(4)以上を、「スペクトル形状の再現不可能性」という概念にまとめることができる。(5)弱カオスのこの強烈な個性は、時間およびアンサンブルで平均されるスペクトルではかき消されてしまい、単分子スペクトルのように平均化されない分光学でのみ検出することが可能である。(6)比較的薄い擬セパラトリクスに局在するカオス固有関数を始めて作り出した。この関数は、擬セパラトリクスで弱い量子局在するが、それが基で発生するトンネル現象を新たに発見した。これを我々は、第二種のダイナミカルトンネル現象と呼んだ。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

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  • [文献書誌] H. Ushiyama: "Semiclassical Study on Multidimensional Effects" J. Chem. Phys.(印刷中). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Takatsuka: "Global Representation of Maslou-type Semiclassical" Phys. Rev. Lett.78. 1404-1407 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Takatsuka: "Stationary-State Scattering Theory for Dissociative" Phys. Rev. A. 55. 347-360 (1997)

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  • [文献書誌] K. Takatsuka: "A Scrutiny of the Premise of the RRKM Theory" J. Chem. Phys.105. 10356-10366 (1996)

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  • [文献書誌] C. Seko: "Non-Ergodicity and Two Sub-Phases in the Coexistence" J. Chem. Phys.104. 8613-8626 (1996)

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  • [文献書誌] H. Ushiyama: "Statistical Redistribution of Trajectories" Phys. Rev. E.53. 115-123 (1996)

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  • [文献書誌] K.Takatsuka and H.Ushiyama: "Tunneling Solutions of Hamilton-Jacobi Equation for Multi-dimensional Semiclaasical Theory." Phys.Rev.A51. 4353-4364 (1995)

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  • [文献書誌] K.Takatsuka: "Nonlinear Dynamics in Coupled Fuzzy Control Systems.I.Coherence and Chaos-Frustration in Triangle Configuration." Physica D. 82. 95-116 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Hashimoto and K.Takatsuka: "Expected Significance of Weakly Chaotic Vibrational Motions in Single Molecule Spectroscopy" J.Chem.Phys.103. 6914-6929 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takatsuka, and N.Hashimoto: "A Novel method to Calculate Eigenfunctions and Eigenvalues in a Given Energy Range." J.Chem.Phys.103. 6057-6067 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Seko and K.Takatsuka: "Rhythmic Hopping in One-Dimensional Crisis Map." Phys.Rev.E54. 956-959 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ushiyama, and K.Takatsuka: "Statistical Redistribution of Trajectories from a Torus to Tori by Chaotic Dynamical Tunneling." E53. 115-123 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Seko and K.Takatsuka: "Non-Ergodicity and Two Sub-Phases in the Coexistence Region in Isomerization Dynamics of Ar_7-like Molecules." J.Chem.Phys.104. 8613-8626 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazuo takatuka and Chihiro Seko: "A Scrutiny of the Premise of the Rice-Ramsberger-Kassel-Marcus Theory in Isomerization Reaction of an Ar_7-type Molecule." J.Chem.Phys.105. 10356-10366 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takatsuka: "Stationary-State Scattering Theory for Dissociative Photo-detachment on Now-Adiabatically Coupled Potential Surfaces as a Probe of Transition States." Phys.Rev.A55. 347-360 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takatsuka and A.Inoue: "Global Representation of Maslov-type Semiclassical Wavefunction and Its Spectrum in a Small Number of Classical Trajectories." Phys.Rev.Lett.78. 1404-1407 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ushiyama and K.Takatsuka: "Semiclassical Study on Multidimensional Effects in Tunneling Chemical Reactioins. Tunneling Paths and Tunneling Tubes." J.Chem.Phys.accepted for publication.

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ushiyama: "Semiclassical Study on Multidimensional Effects" J.Chem.Phys.(印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takatsuka: "Global Representation of Maslov-type Semiclassical" Phys.Rev.Lett.78. 1404-1407 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takatsuka: "Stationary-State Scattering Theory for Dissociative" Phys.Rev.A. 55. 347-360 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takatsuka: "A Scrutiny of the Premise of the RRKM Theory." J.Chem.Phys.105. 10356-10366 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] C.Seko: "Non-Engodicity and Two Sub-Phases in the Coexistence" J.Chem.Phys.104. 8613-8626 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ushiyama: "Statistical Redistribution of Trajectories" Phys.Rev.E. 53. 115-123 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本直行: "Expected Significance of Weakly chaotic Vibrational Motions in Single Molecule Spectroscopy" J.Chemical Physics. 103. 6914-6929 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高塚和夫: "A Novel Method to Calculate Eigenfunctions and Eigenvalues in a Given Energy Range" J.Chemical Physics. 103. 6057-6067 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高塚和夫: "Tunneling Solutions of the Hamilton-Jacobi Eguation for Multi-dlmensionl Semiclassical Theory" Physical Review A. 51. 4353-4364 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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