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本研究課題は、単独のレーザーでは実現困難なエネルギーと時間分解能の両立をナノ秒レーザーによる状態選択性とピコ秒レーザーによる時間分解能を組み合わせた新たな分光法の開拓により実現し、光励起に伴う溶媒和構造変化ダイナミクスを実時間観測し、そのメカニズムを明らかにすることを目的とする。
平成30年度は、課題であったピコ秒レーザーの発振調整法の高度化に取り組み、ピコ秒レーザー出力の安定化とビーム品質を大幅に向上することができた。とくに、ピコ秒レーザーの波長分解能の向上が赤外分光を行う上で極めて重要であることが明らかとなった。そこで、波長分解能に最適化された調整法を徹底することで、これまで測定できていなかった系におけるダイナミクスの測定に成功した。
なかでも、本研究の中心課題としていた中性状態、および複数の溶媒分子を含む系のダイナミクス観測の対象としていたCPDS-水2クラスターの光励起に伴う励起状態電荷移動および溶媒再配向ダイナミクスの実時間観測に関して、ナノ秒レーザーと組み合わせた時間分解分光を実現し、CN伸縮振動やCH伸縮振動をプローブしたダイナミクスの測定に成功した。その結果、これまで単一の過程で進行すると考えられていた電荷移動が実際には二つの過程に分かれていること、電荷移動に伴うCPDS分子の捩じれ運動速度が溶媒数によらずほぼ一定であることを初めて明らかにできた。これにより、電荷移動、溶媒再配向、分子変形の応答時間を独立に決定することができた。
そのほか、以前から進めていたイオン化に誘起される溶媒運動の測定に関しても、高精度の実験を行えるようになったことで、これまではっきりしなかった実験精度について明らかにすることができ、より明確な議論を行うための基盤を整えることができた。
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