分子内カスケード同位体分離法の研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360423
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 横山 啓一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60354990)
• 研究分担者: 市原 晃 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60354784) ; 黒崎 譲 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (60370392) ; 松岡 雷士 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (50455276) ; 笠嶋 辰也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (10448045)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 同位体分離 / 分子内部状態 / 量子制御 / レーザー / 波形整形

研究概要

分子の内部自由度をカスケード的に励起し同位体選択性を飛躍的に高めるというアイデアを理論的及び実験的に検証することを目的として研究を開始した。理論的研究では、光周波数コムを用いた回転カスケード励起に基づく同位体選択的加熱の概念を提案できたことは予想を上回る成果であった。一方、実験的研究では回転カスケード励起の実証は達成したが、同位体選択性については期間終了時までに確認することはできなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Physical implementation of quantum cellular automaton in a diatomic molecule (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, K. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Compu. Theo. Nanosci. 巻: 10(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] An analytic formula to describe transient rotational dynamics ofdiatomic molecules in an optical frequency comb (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Ichihara, L. Matsuoka, Y. Kurosaki, K. Yokoyama
  • 雑誌名: Chinese J. Phys 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio MRSDCI study on the low-lying electronic states of the lithium chloride molecule (LiCl) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurosaki, K. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 137 ページ: 064305
  • DOI: DOI:10.1063/1.4742059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio MRSDCI study on the low-lying electronic states of the lithium chloride molecule (LiCl) (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, M. Hashimoto, K. Yokoyama
  • 雑誌名: Comput. Theo. Chem. 巻: 999 ページ: 239-245
  • DOI: DOI:10.1016/j.comptc,2012.09.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Designing experiments for demonstration of isotope-selective distribution transfer using terahertz wave (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yokoyama
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1465 ページ: 65-68
  • DOI: DOI:10.1063/1.4737541
• [雑誌論文] Construction of narrow-band regenerative amplifier for momentum imaging spectroscopy of lithium dimer (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, M. Hashimoto, K. Yokoyama
  • 雑誌名: ibid 巻: 1465 ページ: 58-62
  • DOI: DOI:10.1063/1.4737540
• [雑誌論文] upersonic Li 2 beam source for momentum imaging spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, L. Matsuoka, K. Yokoyama
  • 雑誌名: ibid 巻: 1465 ページ: 48-52
  • DOI: DOI:10.1063/1.4737538
• [雑誌論文] Quantum optimal control for the full ensemble of randomly oriented molecules having different field-free Hamiltonians (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurosaki, A. Ichihara, K. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 135 ページ: 054103
  • DOI: DOI:10.1063/1.3618719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study on quantum walks implemented on cascade rotational transitions in a diatomic molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, T. Kasajima, M. Hashimoto, K. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: 59 ページ: 2897-2900
  • DOI: DOI:10.1063/1.3618719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Narrow-band regenerative amplifier for momentum imaging spectroscopy of molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, M. Hashimoto, K. Yokoyama
  • 雑誌名: Proceedings of IQEC/CLEO Pacific Rim ページ: 1363-1364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study for laser isotope separation of heavy-element molecules in a thermal distribution (2011)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, A. Ichihara, M. Hashimoto, K. Yokoyama
  • 雑誌名: Proceedings of GLOBAL 2011 巻: 392063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum control study of ultrafast isotope-selective vibrational excitations of the cesium iodide (CsI) molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurosaki, K. Yokoyama, A. Yokoyama
  • 雑誌名: Comp. Theo. Chem. 巻: 963 ページ: 245-255
  • DOI: DOI:10.1016/j.comptc.2010.10.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibration-selective coherent anti-Stokes Raman scattering with linearly chirped white-light pulses (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kasajima, K. Yokoyama, L. Matsuoka, A. Yokoyama
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 485 ページ: 45-48
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2009.12.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impulsive stimulated Raman transition on the B state of iodine molecules via repulsive states (2009)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, K. Yokoyama, A. Yokoyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 79 ページ: 061404(R)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevA.79.061404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum control study of multilevel effect on ultrafast isotope-selective vibrational excitations (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurosaki, K. Yokoyama, A. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 131 ページ: 144305
  • DOI: DOI:10.1063/1.3245401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multilevel effect on ultrafast isotope-selective vibrational excitations: Quantum optimal control study (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kurosaki, K. Yokoyama, A. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Mol. Struct.:THEOCHEM 巻: 913 ページ: 38-42
  • DOI: DOI:10.1016/j.theochem.2009.07.020
  • 査読あり
• [学会発表] Displacement of rotational-state distribution in diatomic molecules with a train of femtosecond laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Yoshida, T. Kasajima, L. Matsuoka, K. Yokoyama
  • 学会等名: CLEO-PR2013
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] Spectral Measurement of Picosecond Optical Pulses by Optogalvanic Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, K. Ogawa, K. Yokoyama
  • 学会等名: CLEO-PR2013
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] Theoretical Study on isotopeselective excitation of diatomic molecules by a terahertz frequency comb (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Ichihara, L. Matsuoka, Y. Kurosaki, K. Yokoyama
  • 学会等名: CLEO-PR2013
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] ピコ秒テラヘルツ波パルスによる同位体選択原理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山啓一
  • 学会等名: 第19回FEL とHigh-Power Radiation 研究会
  • 発表場所: 木津
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] QUADRA レーザーを用いた量子制御による新たな同位体分離技術への挑戦 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山啓一
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第31回年次大会
  • 発表場所: 調布
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] Numerical study on quantum walks implemented on the cascade rotational transitions in a diatomic molecule (2010)
  • 著者名/発表者名: L. Matsuoka, T. Kasajima, M. Hashimoto, K. Yokoyama
  • 学会等名: 9th Asian international seminar on atomic and molecular physics
  • 発表場所: ソウル、韓国
  • 年月日: 2010-10-04
• [学会発表] 同位体選択的振動励起における分子配向効果に関する理論的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒崎譲、市原晃、横山啓一
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 同位体分離を目指した量子制御技術:原子力の課題に挑戦する分子科学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山啓一
  • 学会等名: 原子衝突研究協会第35回年会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2010-08-09
• [学会発表] Basic Studies for New Isotope Separation and Solvent Extraction .Contribution from the Photon Science- (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yokoyama, T. Yaita, T. Tajima
  • 学会等名: 2nd International Science and Technology Forum on Protected Plutonium Utilization for Peace and Sustainable Prosperity
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20080900
• [図書] Quantum control of molecular vibration and rotation toward the isotope separation, Advances in Intense Laser Science & Photonics (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yokoyama, L. Matsuoka, T. Kasajima, M. Tsubouchi, A. Yokoyama
  • 総ページ数: 113-119
  • 出版者: Publishing House for Science and Technology
• [図書] 使用済み核燃料のレーザー同位体分離 光科学研究の最前線 2 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横山啓一
  • 総ページ数: 125
  • 出版者: 強光子場科学研究懇談会
• [備考] レーサー量子制御研究クループ|光量子科学研究ユニット(木津地区) グループ公式ホームページ
  • URL: http://wwwapr.kansai.jaea.go.jp/aprc/app-qe.html
• [産業財産権] 分子の選択的励起方法およびこれを用いた同位体分離方法、同位体分析方法、分子の選択的励起装置、同位体分離装置 (2012)
  • 発明者名: 横山啓一、松岡雷士、赤木浩、笠嶋辰也、坪内雅明、横山淳
  • 権利者名: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特許権(米国),8247762
  • 取得年月日: 2012-08-21
  • 外国
• [産業財産権] 分子の選択的励起方法およびこれを用いた同位体分離方法、同位体分析方法、分子の選択的励起装置、同位体分離装置 (2009)
  • 発明者名: 横山啓一、松岡雷士、赤木浩、笠嶋辰也、坪内雅明、横山淳
  • 権利者名: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特許権(日本),特願2009-220818
  • 出願年月日: 2009-09-22
• [産業財産権] 分子の選択的励起方法およびこれを用いた同位体分離方法、同位体分析方法、分子の選択的励起装置、同位体分離装置
  • 発明者名: 横山啓一、松岡雷士、赤木浩、笠嶋辰也、坪内雅明、横山淳
  • 権利者名: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
  • 公開番号: 特許権(日本),特開2011-067754