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超高速光電子回折法による分子光化学反応の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02132
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

柳下 明  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (80157966)

研究分担者 峰本 紳一郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90323493)
二木 かおり  千葉大学, 大学院融合科学研究科, 助教 (10548100)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円)
2018年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2017年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2016年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
キーワード光電子回折法 / 配列分子 / X線自由電子レーザー / 分子光化学反応 / 分子構造 / 超高速光電子回折法 / 光異性化反応 / 分子ムービー / 光電子回折
研究成果の概要

自由電子レーザー(EUV-FEL)パルスと近赤外レーザーパルスの同時照射実験により得られた、EUV-FEL由来のAr 3p光電子のサイドバンドの測定結果から、これらのパルスの到達時間差をフェムト秒のオーダーで決定した。近赤外レーザーの短パルスのラマン散乱により、42.7ピコ秒周期で回転するCO2分子を生成し、EUV-FELパルスを照射して回転しているCO2分子からの光電子を近赤外レーザーパルスとEUV-FELパルスの時間差の関数として測定することに成功した。
これらの成果により、軟X線のFELパルス光源が供給されれば、超高速光電子回折法による分子光化学反応実験が実現できることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

化学反応、すなわち原子の組み合わせを決める化学空間というものは、スーパーコンピューターをもってしても、系統的な探索を寄せ付けない途方もない膨大な空間である。よって、身の回りで起こっている興味深い分子光化学反応においても、そのダイナミクスが化学物理の基本原理によって解明されていない。
特に、超高速で進行する分子光化学反応の実験では、超短パルスのプローブ光が必要とされるために、その開発研究は近年に始まったばかりである。したがって、分子光化学反応を可視化する超高速光電子回折法の実現に着実に近づいた本研究成果の学術的および社会的な意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Two- and three-photon double ionization of helium by soft x-ray free-electron laser pulses2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Hiroyuki、Komatsu Kazma、Komatsubara Wataru、Mizuno Tomoya、Miyake Soichiro、Minemoto Shinichirou、Sakai Hirofumi、Majima Takuya、Owada Shigeki、Togashi Tadashi、Yabashi Makina、Yagishita Akira
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 52 号: 6 ページ: 065602-065602

    • DOI

      10.1088/1361-6455/ab0580

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved photoelectron angular distributions from nonadiabatically aligned CO2 molecules with SX-FEL at SACLA2018

    • 著者名/発表者名
      Minemoto Shinichirou、Shimada Hiroyuki、Komatsu Kazma、Komatsubara Wataru、Majima Takuya、Miyake Soichiro、Mizuno Tomoya、Owada Shigeki、Sakai Hirofumi、Togashi Tadashi、Yabashi Makina、Decleva Piero、Stener Mauro、Tsuru Shota、Yagishita Akira
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 2 号: 11 ページ: 115015-115015

    • DOI

      10.1088/2399-6528/aaedd3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoelectron spectroscopy of Rydberg excited states in singly charged molecular ions CS2 + by NIR laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Shimada Hiroyuki、Minemoto Shinichirou、Komatsu Kazma、Komatsubara Wataru、Yoshida Shintaro、Majima Takuya、Mizuno Tomoya、Sakai Hirofumi、Owada Shigeki、Togashi Tadashi、Yabashi Makina、Yagishita Akira
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 51 号: 22 ページ: 225601-225601

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aae578

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ar 3p photoelectron sideband spectra in two-color XUV + NIR laser fields2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 雑誌名

      J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.

      巻: 51

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of ultrafast x-ray photoelectron diffraction from molecules undergoing photodissociation2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Tsuru
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 148

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 強レーザー場中の分子構造を観測2017

    • 著者名/発表者名
      柳下 明
    • 雑誌名

      パリティ

      巻: 32 ページ: 32-34

    • NAID

      40021259710

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of time-resolved x-ray photoelectrondiffraction from transient conformal molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Tsuru
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 95 号: 4 ページ: 043404-043404

    • DOI

      10.1103/physreva.95.043404

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structure determination of molecules in an alignment laser field by femtosecond photoelectron diffrction using an X-ray free-electron laser2016

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Minemoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 38654-38654

    • DOI

      10.1038/srep38654

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Theoretical study of ultrafast x-ray photoelectron diffraction from molecules undergoing photodissociation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuru
    • 学会等名
      The Fourteenth International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-color above threshold ionization of atoms by using femtosecond XUV free electron laser and NIR laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 学会等名
      XXI International Conference on Ultrafast Phenomena
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct and indirect double photoionization of He with intense femtosecond EUV-FEL pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Kazma Komatsu
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectron angular distributions from aligned molecular ions in Rydberg excited states2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shimada
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved photoelectron imaging of nonadiabatically aligned CO2 molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非断熱的に配列したCO2分子の時間分解光電子分光2018

    • 著者名/発表者名
      峰本紳一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] VUV-FELによって生成された分子イオンのリュードベリ状態の光電子分光2018

    • 著者名/発表者名
      島田紘行
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] EUV-FELを用いたHeイオンの多光子共鳴イオン化過程の観測2018

    • 著者名/発表者名
      小松和真
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved photoelectron spectroscopy of atoms and molecules using EUV-FEL and ultrashort laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] EUV-FELを用いた超高速光電子回折法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      峰本紳一郎
    • 学会等名
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム、つくば国際会議場、1月9-11日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] EUV-FELと超短パルス近赤外光によるAr原子の2色超閾イオン化過程2018

    • 著者名/発表者名
      島田紘行
    • 学会等名
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム、つくば国際会議場、1月9-11日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SACLAの軟X線FELにおける同期レーザーとのジッターの評価2018

    • 著者名/発表者名
      小松和真
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会、東京理科大学野田キャンパス、3月22-25日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SXFELと同期レーザーによって得られた原子分子の光電子2色シグナル2018

    • 著者名/発表者名
      島田紘行
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会、東京理科大学野田キャンパス、3月22-25日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectron diffraction from laser-aligned molecules using an x-ray free-electron laser2017

    • 著者名/発表者名
      S. Minemoto
    • 学会等名
      International Symposium on (e,2e), Double Photo-ionization and Related Topics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theory of ultrafast X-ray photoelectron diffraction from molecules undergoing an ultrafast photochemical reation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuru
    • 学会等名
      International Symposium on (e,2e), Double Photo-ionization and Related Topics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron spectra in short-pulse two-color (EUV+NIR) photoionization of atoms and molecules2017

    • 著者名/発表者名
      S. Monemoto
    • 学会等名
      33rd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics, Nagoya, Japan, June 7-9
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of timing jitter at BL1 using two-color ATI signals2017

    • 著者名/発表者名
      H. Shimada
    • 学会等名
      SACLA Users' Meeting 2017, Hyogo, Japan, Dec. 11-12,
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二色超短パルスレーザーによるAr原子の角度分解光電子分光:実験2017

    • 著者名/発表者名
      小松原航
    • 学会等名
      原子衝突学会第42回年会、上智大学四谷キャンパス、9月8-9日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二色超短パルスレーザーによるAr原子の角度分解光電子分光:理論2017

    • 著者名/発表者名
      小松和真
    • 学会等名
      原子衝突学会第42回年会、上智大学四谷キャンパス、9月8-9日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 超高速光電子回折法による光化学反応の分子イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      島田紘行
    • 学会等名
      日本放射光学会第9回若手研究会、東京大学本郷キャンパス、9月11-12日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] EUV-FELと超短パルス近赤外光による2色超閾イオン化過程の観測2017

    • 著者名/発表者名
      島田紘行
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会、岩手大学上田キャンパス、9月21-24日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] EUV-FELを用いた超高速光電子回折法の開発I2017

    • 著者名/発表者名
      峰本紳一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会、岩手大学上田キャンパス、9月21-24日
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Theory of ultrafast X-ray photoelectron diffraction based on nuclear wave packet description2016

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuru
    • 学会等名
      12th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics ( AISAMP12)
    • 発表場所
      Changchun, China
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Femtosecond structure determination of aligned molecules in an intense laser field studied by X-ray photoelectron diffraction with an XFEL2016

    • 著者名/発表者名
      S. Minemoto
    • 学会等名
      39th International Conference of Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)(ポスター発表)
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 柳下・基礎光化学物理研究室

    • URL

      http://molecule.kek.jp

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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