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2018 年度 実績報告書

超高速光電子回折法による分子光化学反応の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02132
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

柳下 明  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (80157966)

研究分担者 峰本 紳一郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90323493)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード超高速光電子回折法 / X線自由電子レーザー / 分子光化学反応 / 光異性化反応 / 分子ムービー
研究実績の概要

800nmの近紫外短パルスレーザーで非断熱的にCO2分子の回転波束を誘起し、回転波束がfsecの時間オーダーで変化する様子をSACLAのEUV-FELパルスによるCO2分子の解離オンの角度分布測定によりモニターし、同時に配列したCO2分子からの価電子帯からの光電子の角度分布測定(時間分解光電子分光)おこなった。
本実験では、配列度が低い(0.65)分子アンサンブルしか生成できなかったために、光電子の角度分布には明瞭な時間依存性(配列度依存性)を見出すことは出来なかった。得られた光電子の角度分布の実験結果を再現するために、配列度を考慮に入れた分子アンサンブルからの光電子の角度分布を記述する公式を導出し、シュミレーション計算をおこなった。その結果、配列度が0.85以上でなければ、光電子の角度分布に明瞭な干渉効果が露わになった配列度依存性が現れないことを明らかにした。
本研究で目的とする、超高速X線光電子回折実験を実現するためには、軟X線領域の自由電子レーザーが不可欠となるので、軟X線自由電子レーザーをユーザーに供給している韓国のPAL-XFEL施設を視察した。その結果、我々の光電子回折計をPAL-XFELに持ち込み、YAGレーザーで断熱的に配列度0.85以上の分子アンサンブルを用意さえすれば、PAL-XFEL施設にある近紫外短パルスレーザーによるポンプそして軟X線自由電子レーザーによるプローブによる分子光化学反応測定が確実に実施できるであろうことを明らかにした。帰国後、PAL-XFEL施設に本研究の実験課題を申請し、採択された。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 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) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Two- and three-photon double ionization of helium by soft x-ray free-electron laser pulses2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shimada
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular, and Optical Physics

      巻: 52 ページ: 065602;1-8

    • DOI

      10.1088/1361-6455/ab0580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved photoelectron angular distributions from nonadiabatically aligned CO2 molecules with SX-FEL at SACLA2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 2 ページ: 115015;1-8

    • DOI

      10.1088/2399-6528/aaedd3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoelectron spectroscopy of Rydberg excited states in singly charged molecular ions CS2+ by NIR laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shimada
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular, and Optical Physics

      巻: 51 ページ: 225601;1-8

    • DOI

      10.1088/1361-6455/aae578

    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical study of ultrafast x-ray photoelectron diffraction from molecules undergoing photodissociation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuru
    • 学会等名
      The Fourteenth International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-color above threshold ionization of atoms by using femtosecond XUV free electron laser and NIR laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 学会等名
      XXI International Conference on Ultrafast Phenomena
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct and indirect double photoionization of He with intense femtosecond EUV-FEL pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Kazma Komatsu
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • [学会発表] Photoelectron angular distributions from aligned molecular ions in Rydberg excited states2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shimada
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • [学会発表] Time-resolved photoelectron imaging of nonadiabatically aligned CO2 molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 招待講演
  • [学会発表] 非断熱的に配列したCO2分子の時間分解光電子分光2018

    • 著者名/発表者名
      峰本紳一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] VUV-FELによって生成された分子イオンのリュードベリ状態の光電子分光2018

    • 著者名/発表者名
      島田紘行
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] EUV-FELを用いたHeイオンの多光子共鳴イオン化過程の観測2018

    • 著者名/発表者名
      小松和真
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] Time-resolved photoelectron spectroscopy of atoms and molecules using EUV-FEL and ultrashort laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichirou Minemoto
    • 学会等名
      International workshop on theory for attosecond quantum dynamics 2018

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公開日: 2019-12-27  

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