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超高速X線光電子回折理論の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J01519
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関千葉大学

研究代表者

水流 翔太  千葉大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードUXPD / 2原子分子 / 光解離反応の追跡 / 長い核間距離 / 時間分解X線光電子回折 / 孤立気相分子 / 光化学反応 / フェムト秒化学
研究実績の概要

従来の多中心LCAO法による静的XPD計算法の適用は、脱離基と残渣との距離が25 bohr程度に達するまでに限られる。一方、多重散乱による計算法は両者の距離によらず適用可能であるが、ポテンシャル領域が各原子核を中心とする球対称ポテンシャル領域とポテンシャル一定の空間領域に区切られるために定量的な精度が劣る。このジレンマは、核間距離が25 bohr程度に達するまでは従来の多中心LCAO法を適用し、これより長い核間距離では孤立原子のポテンシャルによる多重散乱法を適用することで、少なくとも二原子分子の光解離反応については解決されると考えられる。
本特別研究員はイタリアTrieste大学のPiero Decleva教授を長期訪問し、密度汎関数理論(DFT)による二原子分子のUXPDを上記の見込に沿って計算した。光解離するCl2, Br2, I2分子についての計算結果は、上記2つの枠組みの単純な組み合わせにより2原子分子の光解離反応が解離極限まで絶え間なく追跡可能であることを示している。また核ダイナミクス計算を完全に量子力学的に行ってIBrのUXPDを計算したところ、核間距離が25 bohr程度に達するまではUXPDが励起光パルスに依存する振動波束の形を反映することが明確になった。
本研究で例にした等核ハロゲン分子の光解離反応は有機化合物の光ハロゲン化反応の起爆剤と考えられている。よって、本研究によりいくつかの実用的な光化学反応の素過程が追跡可能になったということができる。また、多重散乱法を球対称でないポテンシャル間の散乱に適用できるように拡張すれば、つまり球対称でない脱離基と残渣とに適用できるようにすれば、2原子分子以外の光解離・脱離反応も解離極限まで絶え間なく追跡可能になると見込まれる。本研究の成果はJ. Chem. Phys.誌に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016 その他

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

  • [国際共同研究] Universit`a di Trieste(Italy)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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, Takashi Fujikawa, Mauro Stener, Piero Decleva, and Akira Yagishita
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 148 号: 12 ページ: 124101-124101

    • DOI

      10.1063/1.5019878

    • 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] 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] Theory of X-ray photoelectron diffraction from molecules undergoing an ultrafast photochemical reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Tsuru
    • 学会等名
      ICPEAC XXX
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theory of X-ray photoelectron diffraction from molecules undergoing an ultrafast photochemical reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Shota 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] 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
      AISAMP12
    • 発表場所
      Changchun(長春), 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, T. Teramoto, H. Akagi, T. Fujikawa, T. Majima, K. Nakajima, K. Ogawa, H. Sakai, T. Togashi, K. Tono, S. Tsuru, S. Yoshida, K. Wada, M. Yabashi, and A. Yagishita
    • 学会等名
      VUVX2016
    • 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] フェムト秒X線光電子回折法により強レーザー電場中の分子の構造を決定(Spring-8)

    • URL

      http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2016/161212/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] フェムト秒X線光電子回折法により強レーザー電場中の分子の構造を決定(KEK)

    • URL

      https://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/2016/12/12/pressrelease20161212.pdf

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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