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レーザートンネルイオン化の理解に立脚した電子ダイナミクス可視化法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16H04029
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 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関名古屋大学

研究代表者

菱川 明栄  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (50262100)

研究分担者 森下 亨  電気通信大学, 量子科学研究センター, 教授 (20313405)
研究協力者 伏谷 瑞穂  
松田 晃孝  
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
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード強レーザー場 / トンネルイオン化 / 電子ダイナミクス / 分子軌道 / 超高速分光 / 電子運動量分布 / 光電子垂直運動量分布
研究成果の概要

電子ダイナミクス可視化手法の開拓を目指して,超短パルス強レーザー場における分子のトンネルイオン化過程についての研究を行った。レーザートンネルイオン化を特徴付ける2つの観測量,(1)トンネルイオン化レートおよび(2)垂直運動量分布(TMD)に着目し,実験結果と理論計算との比較検証を行った。その結果,(1)波形整形した強レーザーパルスを用いることで一酸化窒素の非対称最高被占有分子軌道(HOMO)の形状が読み出せること,(2)重水素分子においてTMDが分子座標系トーラスの断面として計測できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

化学反応を駆動する主体は電子であり,反応性に富む弱く束縛された電子のダイナミクスの解明は反応過程の理解に不可欠である。本研究は強レーザー場におけるトンネルイオン化を用いた分子内電子分布の可視化について実験と理論に基づく検証を行い,その有用性を明らかにしたものである。今後,電子ダイナミクスを電子分布形状の変化として実時間追跡する新しい反応イメージング法の基盤として,化学反応を捉えるこれまでにない視点を与え,その深い理解と精密な制御へ貢献すると期待される。

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

    (26件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 11件、 招待講演 15件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] MIPT(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] National Chiao Tung University(その他の国・地域 台湾)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] MIPT(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Moscow Inst. Phys. Tech.(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Coincidence momentum imaging of four- and three-body Coulomb explosion of formaldehyde in ultrashort intense laser fields2018

    • 著者名/発表者名
      Tseng Chien-Ming、Fushitani Mizuho、Matsuda Akitaka、Hishikawa Akiyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 228 ページ: 25-30

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2018.07.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Selective bond breaking of CO2 in phase-locked two-color intense laser fields: Laser field intensity dependence2017

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, H. Fujise, Y. Kawachi, A. Ishihara, A. Matsuda, M. Fushitani, H. Kono, and A. Hishikawa
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 19 号: 5 ページ: 3550-3556

    • DOI

      10.1039/c6cp07471e

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 強レーザー場トンネルイオン化で分子の光励起の様子を可視化2017

    • 著者名/発表者名
      菱川明栄
    • 雑誌名

      パリティ

      巻: 32 ページ: 8-10

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging Electronic Excitation of NO by Ultrafast Laser Tunneling Ionization2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Endo, Akitaka Matsuda, Mizuho Fushitani, Tomokazu Yasuike, Oleg I. Tolstikhin, Toru Morishita, Akiyoshi Hishikawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 116 号: 16 ページ: 163002-163002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.163002

    • NAID

      120005851038

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First-order correction terms in the weak-field asymptotic theory of tunneling ionization in many-electron systems2016

    • 著者名/発表者名
      V. H. Trinh, O. I. Tolstikhin, and T. Morishita
    • 雑誌名

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

      巻: 49 号: 19 ページ: 195603-195603

    • DOI

      10.1088/0953-4075/49/19/195603

    • NAID

      130006711730

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Laser tunneling imaging of molecular photoexcitation2019

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      International symposium on ultrafast electronic and structural dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] hree-dimensional photoelectron momentum imaging of atoms and molecules in circularly polarized intense laser fields2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 19
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photoelectron transversal momentum distribution from D2 in circularly polarized intense laser fields2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      International on many particle spectroscopy of atoms, molecules, clusters and surfaces (MPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser tunneling imaging of molecular photoexcitation2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      Ultrafast dynamic imaging of matter (UFDIM2018) & High intensity coherent nonlinear optics school (HICONO)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photoelectrons induced by pairs of phase-locked pulses2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      International symposium on ultrafast intense laser science (ISUILS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser tunneling ionization imaging of D2 in circularly polarized intense laser fields2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      10th Asian Photochemistry Conference (APC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultrafast Reaction Imaging and Control by Intense Laser Fields2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tunneling ionization imaging of photoexcitation of NO by ultrafast laser pulses2017

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, A. Matsuda, M. Fushitani, T. Yasuike, O. I. Tolstikhin, T. Morishita, A. Hishikawa
    • 学会等名
      XXX international conference on photonic, electronic and atomic collisions (ICPEAC 2017)
    • 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] Visualizing photoabsorption of NO by ultrafast laser tunneling ionization2017

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      Physical chemistry colloquium 2017 @ Sendai
    • 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] Three-dimensional photoelectron momentum imaging of deuterated molecular hydrogen in circularly polarized intense laser fields2017

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 18
    • 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] 2色強レーザー場におけるNOの解離性イオン化2016

    • 著者名/発表者名
      石原采佳, 遠藤友随, 菱川明栄
    • 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
      2016-12-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging Photoabsorption of NO by Ultrafast Laser Tunneling Ionization2016

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      The 9th Asian Photochemistry Conference (APC 2016)
    • 発表場所
      Nanyang Tech. Univ., Singapore
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coherent reaction control by phase-locked two-color intense laser fields2016

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      The Indo-Japan Discussion Meeting on ‘Frontiers in Molecular Spectroscopy: From Fundamentals to Applications on Material Science and Biology”
    • 発表場所
      IIT Kanpur, India
    • 年月日
      2016-11-14
    • 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] Reaction microscope: real-time imaging of ultrafast molecular dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      A. Hishikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Multi-Scale Simulation of Condensed-Phase Reacting Systems (MSCRS)2016
    • 発表場所
      Nagoya Univ.
    • 年月日
      2016-10-13
    • 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] 強レーザーパルスによる超高速反応イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      菱川 明栄
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会2016
    • 発表場所
      神戸ファッションマート
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 強レーザー場トンネル現象を用いて,光吸収する分子の様子を可視化

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20160422_sci.pdf

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Tunnelling ionization studies ...

    • URL

      http://www.uec.ac.jp/eng/news/announcement/2016/20160509-2.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-08-19  

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