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回転コヒーレンスと質量分析を組み合わせたアイソトポマー存在比計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03525
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 原子力学
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

赤木 浩  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 上席研究員(定常) (70354818)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
キーワードアイソトポマー分析 / 回転コヒーレンス / 非共鳴多光子イオン化
研究成果の概要

本代表者らが考案した、イオン化による回転コヒーレンス測定を利用したアイソトポマー(同位体分子種)存在比計測の有用性を実証するために、N2O分子を対象として実験およびシミュレーションを実施した。fsレーザー2パルス照射による実験では、N2O分子の回転コヒーレンスに由来するイオン収量の振幅をフーリエ変換することで、N2Oの回転ラマンスペクトルが算出できた。分子回転波束計算によるシミュレーションでは、イオン収量の振幅をフーリエ変換して得られた回転ラマンスペクトルは、イオン化の角度依存性にほとんど影響されないため、レーザー照射条件の変動に対してロバストな、信頼性の高い手法であることを示せた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同じ質量数のアイソトポマーや、同位体の分子内位置だけが異なる同位体位置異性体を有する分子の存在比は、その物質の生成過程や物質循環に関する情報を豊富に含んでいるため、幅広い分野で注目され、活用が進められている。しかし、既存の計測手法では計測精度・感度に限界がある。本研究では、最先端のレーザー分子制御手法を適用することで、高い検出感度および質量識別能力を有する質量分析法と、同質量数のアイソトポマーや同位体位置異性体の識別能力を有する分子分光分析法の、双方の利点を兼ね備えたアイソトポマー存在比計測手法を確立し、その性能を定量的に評価した。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Bromine-isotope Selective Ionization Using Field-free Alignment of IBr Isotopologues with a Switched Nanosecond Laser Pulse2020

    • 著者名/発表者名
      Akagi Hiroshi、Kumada Takayuki、Otobe Tomohito、Itakura Ryuji、Hasegawa Hirokazu、Ohshima Yasuhiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 4 ページ: 416-418

    • DOI

      10.1246/cl.200024

    • NAID

      130007828845

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation of an inner valence molecular orbital in ethanol by an intense laser field2019

    • 著者名/発表者名
      Akagi Hiroshi、Otobe Tomohito、Itakura Ryuji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 5 号: 5

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaw1885

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isotope-selective ionization utilizing field-free alignment of isotopologues using a switched nanosecond laser pulse2017

    • 著者名/発表者名
      Akagi Hiroshi、Kumada Takayuki、Otobe Tomohito、Itakura Ryuji、Hasegawa Hirokazu、Ohshima Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Physics B

      巻: 124 号: 1

    • DOI

      10.1007/s00340-017-6884-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 分子整列制御と質量分析を組み合わせたアイソトポマー存在比計測2021

    • 著者名/発表者名
      赤木 浩、乙部智仁、板倉隆二、江頭和宏、長谷川宗良、大島康裕
    • 学会等名
      第18回同位体科学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レーザー電場中エタノール分子の分子軌道変形の実証2019

    • 著者名/発表者名
      赤木浩
    • 学会等名
      光・量子ビーム科学合同シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser induced deformation of a molecular orbital in ethanol on a suboptical cycle time scale2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akagi
    • 学会等名
      International Symposium on Ultrafast Molecular Dynamics (UMD2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced deformation of an inner valence molecular orbital in ethanol2019

    • 著者名/発表者名
      H. Akagi, T. Otobe, R. Itakura
    • 学会等名
      XXXIst International Conference on Photonic, Electronic, and Atomic Collisions (ICPEAC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子整列制御を利用した同位体選択イオン化: IBr同位体分離の分子整列パルス依存性2019

    • 著者名/発表者名
      赤木 浩、熊田高之、乙部智仁、板倉隆二、長谷川宗良、大島康裕
    • 学会等名
      第17回同位体科学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Molecular frame angular distribution of tunnel ionization probability from molecular orbitals: HCl and ethanol cases2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akagi
    • 学会等名
      Symposium on Recollision Physics 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] Molecular frame photoelectron angular distribution of multichannel dissociative ionization of ethanol in a circularly-polarized intense laser field2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akagi, Tomohito Otobe, Ryuji Itakura
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光電子・イオン運動量同時計測から明らかにする強レーザー場中分子軌道変形2018

    • 著者名/発表者名
      赤木 浩
    • 学会等名
      日本分光学会関西支部講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 波形整形ナノ秒パルスによる分子整列制御を用いたIBr同位体選択的イオン化2018

    • 著者名/発表者名
      赤木 浩、熊田高之、乙部智仁、板倉隆二、長谷川宗良、大島康裕
    • 学会等名
      分子科学討論会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子整列制御を利用した同位体選択イオン化:波形整形ナノ秒パルスによる重元素同位体分子の分子整列2018

    • 著者名/発表者名
      赤木 浩、熊田高之、乙部智仁、板倉隆二、長谷川宗良、大島康裕
    • 学会等名
      第16回同位体科学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Isotope-selective ionization utilizing molecular alignment with a switched nanosecond pulse: Theoretical prediction of IBr isotope separation2017

    • 著者名/発表者名
      Akagi Hiroshi、Kumada Takayuki、Otobe Tomohito、Itakura Ryuji、Yokoyama Atsushi、Hasegawa Hirokazu、Ohshima Yasuhiro
    • 学会等名
      33th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isotope-selective ionization utilizing molecular alignment and angular dependent ionization induced by femtosecond laser pulses2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akagi
    • 学会等名
      Symposium on “Diversity of Chemical Reaction Dynamics”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://ncms.qst.go.jp/site/kansai/2657.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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