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本研究では、化学反応の遷移状態領域や高振動励起状態にある分子系の動力学と分光についての理論的研究と、それらを取り扱うための動力学理論の開発を目的としてきた。本年度は、レーザーによる化学反応ダイナミックスの量子制御に関連して、CO、NaI分子の光解離反応をモデルとして、チャープパルス(レーザーの周波数が時間とともに変化する)と遷移状態領域に存在する共鳴散乱状態の相互作用について量子波束法を用いて研究を行った。
(a)CO分子の電子励起状態での非断熱過程の量子制御
COのB励起状態には非断熱相互作用によるポテンシャル井戸のために準安定な束縛状態が存在しうる。励起COを高速に解離させたい場合、負のチャープを用いるのが効果的であり、また正のチャープにより、励起状態のポテンシャル井戸に波束を閉じ込めて解離させない状況を作り出すことができることが判った。これらのことは、パルスのチャープにより励起波束の分散に差が生じ、励起状態のポテンシャル井戸に存在する共鳴散乱状態との干渉が大いに影響された結果と説明できる。
(b)NaI光解離過程における準安定状態の量子制御
ハロゲン化アルカリの光解離過程においては、イオン結合的な基底状態と共有結合的な第一電子励起状態のポテンシャル曲線が交差する。これらの状態間の非断熱相互作用の大きさにより、第一励起状態に準安定な束縛状態が存在する。Zewailらはフェムト秒レーザーパルスを用いて、この準安定束縛状態において振動する波束の運動を追跡することに成功し、遷移状態分光を実現した。本研究では、フェムト秒レーザーパルスをチャープした場合、この準安定束縛状態において振動する波束の運動を如何に制御可能かについて研究を行った。
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