超流動ヘリウム液滴で探る極低温分子ダイナミクス

• 研究課題/領域番号: 15K17817
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 久間 晋 国立研究開発法人理化学研究所, 東原子分子物理研究室, 研究員 (50600045)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 低温分子 / ヘリウム液滴 / 超流動 / ナノ粒子 / 超流動ヘリウム液滴 / 極低温分子 / 低温化学

研究成果の概要

分子が極低温で示す固有のダイナミクスを解明するためには、室温分子を効率よく冷却し、且つ長時間に渡る観測を実現する必要がある。本研究では、現在最も理想的な冷却媒質である超流動ヘリウム液滴を用いることで、新たな極低温ダイナミクス探索の可能性を確立することを目的とした。小サイズの分子から大サイズのナノクラスターまでを冷却可能なミクロンサイズのヘリウム液滴をパルスビームとして生成することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Ro-vibrational Spectra of (para-H2)N-CH4 in He Droplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Hoshina, Russell Sliter, Aakash Ravi, Susumu Kuma, Takamasa Momose, and Andrey F. Vilesov
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 17 号: 22 ページ: 3818-3825
  • DOI: 10.1002/cphc.201600484
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Single-atom response of helium atoms to pulses from an EUV free-electron laser: Implications for the subsequent development of superfluorescence (2016)
  • 著者名/発表者名: James R. Harries, Chiaki Ohae, Susumu Kuma, Kyo Nakajima, Tadashi Togashi, Yuki Miyamoto, Noboru Sasao,Hiroshi Iwayama, Mitsuru Nagasono, Makina Yabashi, and Eiji Shigemasa
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW A 巻: 94 号: 6 ページ: 063416-063416
  • DOI: 10.1103/physreva.94.063416
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of a shape resonance of the positronium negative ion (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Michishio, T. Kanai, S. Kuma, T. Azuma, K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, A. Yagishita, and Y. Nagashima
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 11060-11060
  • DOI: 10.1038/ncomms11060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous Measurements of Superradiance at Multiple Wavelength from Helium Excited States: II. Analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohae, C., Harries, J.R., Iwayama, H., Kawaguchi, K., Kuma, S., Miyamoto, Y., Nagasono, M., Nakajima, K., Nakano, I., Shigemasa, E., Sasao, N., Uetake, S., Wakabayashi, T., Yoshimi, A., Yoshimura, K., Yoshimura, M
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 3 ページ: 034301-034301
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.034301
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A streak camera study of superfluorescence at multiple wavelengths from helium atoms excited using free electron laser pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Harries, J.R., Iwayama, H., Nagasono, M., Togashi, T., Yabashi, M., Kuma, S., Nakajima, K., Miyamoto, Y., Ohae, C., Sasao, N., Shigemasa, E
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 48 号: 10 ページ: 105002-105002
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/10/105002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous measurements of super-radiance at multiple wavelengths from helium excited states: I. Experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nakajima, J. R. Harries, H. Iwayama, S. Kuma, Y. Miyamoto, M. Nagasono, C. Ohae, T. Togashi, M. Yabashi, E. Shigemasa and N. Sasao
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 5 ページ: 054301-054301
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.054301
  • NAID: 210000133548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared absorption spectra of SiF4 and its clusters in solid parahydrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Ooe, Y. Miyamoto, S. Kuma, N. Sasao, K. Kawaguchi
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 631-632 ページ: 54-58
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.04.057
  • 査読あり
• [学会発表] A pulsed, huge helium droplet beam for the study of low temperature molecular dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuma and Toshiyuki Azuma
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Production of large helium droplets by a pulsed nozzle for cold molecular ion processes (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kuma and T. Azuma
  • 学会等名: 原子衝突学会第41回年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] Development of superfluid helium droplet beam for cold molecular ion dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kuma and T. Azuma
  • 学会等名: 第13回AMO討論会
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2016-06-03
• [学会発表] 極低温イオンダイナミクス探索のための 超流動ヘリウム液滴ビームの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久間 晋, 東 俊行
  • 学会等名: 日本物理学 会第 71 回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城・仙台）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Dynamics of helium droplets in a cryogenic electrostatic ion storage ring (2015)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuma, Yuji Nakano, Yoshinori Enomoto and Toshiyuki Azuma
  • 学会等名: Pacicfichem2015
  • 発表場所: ホノルル（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Rotational and translational dynamics of hydrogen fluoride in solid parahydrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kuma, Y. Miyamoto, H. Ooe, N. Sasao and K. Kawaguchi
  • 学会等名: Pacicfichem2015
  • 発表場所: ホノルル（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Cold molecular ions in superfluid helium droplets: A new beamline for RICE (2015)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuma, Yuji Nakano, Yoshinori Enomoto and Toshiyuki Azuma
  • 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・八王子）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] Molecular ions in superfluid helium droplets for RICE (2015)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuma, Yuji Nakano, Yoshinori Enomoto and Toshiyuki Azuma
  • 学会等名: 6th International Workshop on Electrostatic Storage Devices
  • 発表場所: 首都大学東京（東京・八王子）、理化学研究所（埼玉・和光）
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会