| 研究課題/領域番号 |
19J11628
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
織茂 悠貴 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | 実時間第一原理計算 / 高強度レーザー / 超短光パルス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高強度・超高速レーザーパルス下の分子ダイナミクスは、レーザー場によって駆動されるアト秒スケールの多電子ダイナミクスと電子の動きに応じたフェムト秒、ピコ秒スケールの核ダイナミクスが複雑に絡み合った現象であり、その制御のためには、核-電子が相関したダイナミクスの統一的な理解や解析が必要である。本研究では、この分子ダイナミクスを正確に記述できる実時間第一原理シミュレーション手法と計算コードを開発し、３原子以上の多原子分子のダイナミクスの詳細な解析を可能にする。さらにこの解析を通して、レーザー光による解離反応等の分子ダイナミクスの制御に理論的な指針を与えることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高強度・超高速レーザーパルスに曝された分子内で起こる核‐電子相関ダイナミクスを正確に扱える実時間第一原理計算シミュレータの開発を行い、さらに開発したシミュレーションを用いて高強度レーザー光による解離反応等の分子ダイナミクスの制御に理論的な指針を与えることを目的としている。本年度は、レーザー光によって駆動される分子ダイナミクスの第一原理シミュレータの開発を行った。
核・電子両方の運動を考慮したレーザー場中の分子を第一原理計算で扱うため、多電子系のダイナミクスを正確かつ低コストで計算できる時間依存完全活性空間自己無撞着場法(TD-CASSCF法)と核波束を古典的な点電荷として扱うEhrenfest法を組み合わせた手法を第一原理計算理論として用いた。本研究の計算では、光イオン化を表現するために広い空間を離散化する一方で、核の近傍で局所的に急激に変化する波動関数を精度良く扱う必要がある。そこで計算空間全体を粗いメッシュで覆い、波動関数が急激に変化する領域にのみ細かいメッシュを配置できるアダプティブ有限要素法を離散化手法として採用した。またイオン化し遠方へ広がった波動関数に対する吸収境界条件としてExterior complex scaling(ECS)を実装した。次に開発したシミュレーションから光電子エネルギースペクトルを抽出する手法としてtime-dependent surface flux法を実装した。この方法は波動関数のフラックスからスペクトルを計算する方法なので、吸収境界条件を用いる実時間計算と非常に相性が良い。これを用いてアト秒パルスを照射した水素分子からの光電子エネルギースペクトルの第一原理計算を行った。この結果を遷移行列要素から計算したスペクトルと比較したところ、開発したシミュレータで計算したスペクトルは偏光方向や分子構造を適切に反映していることが確認できた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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