高感度(e,3e)分光の開発による導電性有機分子の電子相関の研究

• 研究課題/領域番号: 15K13541
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山崎 優一 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00533465)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 電子相関 / 分子軌道 / 波動関数 / 芳香族分子 / 電子分光

研究成果の概要

本研究では、分子軌道形状と電子の相関運動との関係性を探るため、基本的なπ電子系分子を対象に、π軌道の三次元的形状（核間距離、位相、広がりなど）の情報を電子運動量分布から抽出することを試みた。その結果、電子運動量分布に現れる振動構造からπ軌道の位相が一目瞭然に視覚的に捉えられ、また、電子運動量分布をフーリエ変換して自己相関関数を得ることで、軌道の空間的な広がりに関する情報が得られることが分かった。さらに、芳香族分子の時間分解電子運動量分光実験を行い、π－π*電子励起状態における任意の分子軌道イメージングが原理的に可能であることを実証した。

研究成果

• [国際共同研究] フランクフルト大学(ドイツ)
• [国際共同研究] 国立交通大学(台湾)
• [国際共同研究] 中国科学技術大学(中国)
• [雑誌論文] Interference effects on (e, 2e) electron momentum profiles: a comparative study for CCl4 and CF4 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, K. Katafuchi, M. Yamazaki, M. Takahashi
  • 雑誌名: The European Physical Journal D 巻: 70 号: 12 ページ: 268-274
  • DOI: 10.1140/epjd/e2016-70516-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ionization propensity and electron momentum distribution of the toluene S1 excited state studied by time-resolved binary (e, 2e) spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, Y. Tang, M. Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 94 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreva.94.052509
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vibrational Effects on Electron Momentum Distributions of Outer-Valence Orbitals of Oxetane (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tang, X. Shan, J. Yang, S. Niu, Z. Zhang, N. Watanabe, M. Yamazaki, M. Takahashi, X. Chen
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 120 号: 34 ページ: 6855-6863
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.6b06706
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between interference pattern and molecular orbital shape in (e, 2e) electron momentum profiles of SF6 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, M. Yamazaki, M. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 209 ページ: 78-86
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2016.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] 励起状態の時間分解分子軌道イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙橋正彦、山崎優一
  • 雑誌名: パリティ 巻: 31 ページ: 52-56
  • NAID: 40020768256
• [雑誌論文] An attempt at a product vibrational analysis of a photo-induced chemical reaction by means of time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, H. Nakazawa, C. Y. Zhu, and M. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 635 号: 1 ページ: 012010-012010
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/1/012010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy on the toluene S1 excited state (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, Y. Tang, and M. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 635 号: 7 ページ: 72021-72021
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/7/072021
  • 国際共著
• [雑誌論文] EMS study of vibrational effects on electron momentum distributions of C2H4 and CH2F2 (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, M. Yamazaki, and M. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 635 号: 7 ページ: 72031-72031
  • DOI: 10.1088/1742-6596/635/7/072031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] (e, 2e)分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一
  • 雑誌名: しょうとつ 巻: 12 ページ: 147-147
  • 査読あり
• [学会発表] Development of a highly sensitive atomic momentum spectrometer: Towards time-resolved imaging of atomic motions in momentum space (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hosono, M. Yamazaki, Y. Tang, M. Takahashi
  • 学会等名: 原子衝突学会第41回年会
  • 発表場所: 富山大学（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] 時間分解(e, 2e)電子運動量分光による電子励起状態の分子軌道イメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、大石慶也、中澤博之、Yaguo Tang、Chaoyuan Zhu、高橋正彦
  • 学会等名: 第16回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-12-07
• [学会発表] 化学反応の時間分解原子運動イメージングに向けた超高感度原子運動量分光装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細野雅貴、山崎優一、Yaguo Tang、高橋正彦
  • 学会等名: 第16回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-12-07
• [学会発表] 時間分解電子散乱による化学反応の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、高橋正彦
  • 学会等名: ファイブスターアソシエーション・ダイナミックアライアンス Ｇ３分科会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] Recent progress towards momentum-space imaging of transient molecular orbitals and atomic motions during a chemical reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, M. Hosono, Y. Tang, K. Oishi, H. Nakazawa, C. Zhu, M. Takahashi
  • 学会等名: Stereodynamics (Stereodynamics 2016)
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2016-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] 化学反応中の原子核運動の可視化へ向けた超高感度原子運動量分光の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、細野雅貴、唐亜国、高橋正彦
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] CO2、エチレン及びブタジエンのπ軌道の電子運動量分布の比較研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島功雄、山崎優一、渡邉昇、高橋正彦
  • 学会等名: 第10回分子科学討論会
  • 発表場所: 神戸ファッションマート（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Recent progress towards time-resolved imaging of molecular orbitals in momentum space (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, M. Takahashi
  • 学会等名: 12th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics (AISAMP12)
  • 発表場所: 長春（中国）
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A comparative study on electron momentum profiles of the π orbitals of CO2, ethylene and 1,3-butadiene (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Nakajima, M. Yamazaki, N. Watanabe, M. Takahashi
  • 学会等名: 12th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics (AISAMP12)
  • 発表場所: 長春（中国）
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a highly sensitive atomic momentum spectrometer: Towards time-resolved imaging of nuclear motions in momentum space (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hosono, M. Yamazaki, Y. Tang, M. Takahashi
  • 学会等名: 12th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics (AISAMP12)
  • 発表場所: 長春（中国）
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Present status of time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy: Towards real-time imaging of electron motion in matter (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, K. Oishi, H. Nakazawa, Y. Tang, C. Zhu, M. Takahashi
  • 学会等名: Case Western Reserve University - Tohoku University 3rd Joint Workshop
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular orbital imaging of excited states using time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, K. Oishi, H. Nakazawa, Y. Tang, C. Zhu, M. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Ultrafast Phenomena 2016
  • 発表場所: サンタフェ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Development of time-resolved electron momentum spectroscopy: Towards making the molecular orbital movies of a chemical reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki
  • 学会等名: 23rd IUPAC Conference on Physical Organic Chemistry (ICPOC23)
  • 発表場所: シドニー（オーストラリア）
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a highly-sensitive atomic momentum spectrometer: Towards momentum-space imaging of nuclear motions during a chemical reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, M. Hosono, Y. Tang, M. Takahashi
  • 学会等名: 32nd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ（埼玉県・さいたま市）
  • 年月日: 2016-06-01
  • 国際学会
• [学会発表] 時間分解電子非弾性散乱分光法の開発による物質内電子・原子移動の可視化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、細野雅貴、Y. Tang、大石慶也、中澤博之、C. Zhu、高橋正彦
  • 学会等名: 東北大学多元物質科学研究所イノベーション・エクスチェンジ2016
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
• [学会発表] 化学反応中の原子の運動状態を可視化する新規時間分解分光法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一
  • 学会等名: 公益財団法人山田科学振興財団2016年度研究交歓会
  • 発表場所: 東京コンファレンスセンター品川（東京都・品川区）
• [学会発表] 時間分解(e, 2e)電子運動量分光によるアセトンの光解離ダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、大石慶也、中澤博之、朱超原、高橋正彦
  • 学会等名: 第15回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-12-22
• [学会発表] 時間分解電子運動量分光の開発による物質内電子移動の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、高橋正彦
  • 学会等名: 附置研究所間アライアンス 平成27年度G2分科会研究会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-10-20
• [学会発表] Two-center interference effects on (e, 2e) ionization of H2 and CO2 at large momentum transfer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, I. Nakajima, H. Satoh, N. Watanabe, D. Jones, and M. Takahashi
  • 学会等名: 68th Gaseous Electronics Conference
  • 発表場所: ホノルル（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Towards making the molecular orbital movies of a chemical reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki
  • 学会等名: 19th East Asian Workshop on Chemical Dynamics
  • 発表場所: ゴールドコースト（オーストラリア）
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] トルエンのS1電子励起状態を対象とした時間分解電子運動量分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、Yaguo Tang、高橋正彦
  • 学会等名: 原子衝突学会第40回年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] エチレンの電子運動量分布におけるbond oscillationの観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島功雄、山崎優一、渡邉昇、高橋正彦
  • 学会等名: 原子衝突学会第40回年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] SF6の電子運動量分布に現れる多中心干渉効果の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡邉昇、山崎優一、高橋正彦
  • 学会等名: 原子衝突学会第40回年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] 時間分解電子運動量分光によるトルエンのS1電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎優一、Yaguo Tang、高橋正彦
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] SF6の電子運動量分布における干渉効果の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡邉昇、山崎優一、高橋正彦
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Towards making the molecular orbital movies by time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki and M. Takahashi
  • 学会等名: International Symposium on (e, 2e), Double Photo-ionization, and Related Topics
  • 発表場所: サンセバスチャン（スペイン）
  • 年月日: 2015-07-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy on the toluene S1 excited state (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, Y. Tang, and M. Takahashi
  • 学会等名: XXIX International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • 発表場所: トレド（スペイン）
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] EMS study of vibrational effects on electron momentum distributions of C2H4 and CH2F2 (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, M. Yamazaki, and M. Takahashi
  • 学会等名: XXIX International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
  • 発表場所: トレド（スペイン）
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] Time-resolved (e, 2e) electron momentum spectroscopy study on toluene S1 state (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazaki, Y. Tang, and M. Takahashi
  • 学会等名: 31st Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [備考] 東北大学多元物質科学研究所業績データベース
  • URL: http://db.tagen.tohoku.ac.jp/php/db/view-personal.php?pserial=2961