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2021 年度 研究成果報告書

フェムト秒時間分解X線吸収分光法による核波束振動の構造追跡

研究課題

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研究課題/領域番号 19H04407
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分80040:量子ビーム科学関連
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター

研究代表者

片山 哲夫  公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 主幹研究員 (90648073)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードX線自由電子レーザー / 時間分解 / 反応ダイナミクス
研究成果の概要

本研究では、溶液中で光励起された金属錯体分子が緩和する際に生じるコヒーレントな振動の局所的な構造変化を時間分解X線吸収分光によって原子分解能で観測することを目的とした。この目的に沿って時間分解能を半値幅で70フェムト秒まで高め、光励起直後から銅(I)錯体が振動していく様子を追跡することに成功した。また、入射X線の波長によって観測可能な振動が変化すること、すなわち各々の振動に対する感度が内殻電子の双極子遷移モーメントの大きさに関連することが分かった。この発見は予想していなかった本研究の独自性であり、超高速X線科学の発展に向けた基礎的な知識として重要である。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、溶液中の光反応において分子構造の変化をフェムト秒の時間分解能で観測するX線分光を確立した。また、どのような動きに対してX線分光が感度を発揮するのか?という基礎的な問いに対して明瞭な指針が得られた。このような成果は世界的にも類のない本研究独自のものであり、今後の超高速X線科学の発展に資するものである。また、本研究で確立した時間分解X線分光は様々な系に応用可能であり、光化学分野で期待が高まっている人工光合成の実現や、高効率太陽エネルギー変換マテリアルの構築において設計上の指針を与える分析手法として重要である。

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公開日: 2023-01-30  

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