キラル分子の光誘起電子コヒーレンスの発現機構に関する量子動力学的研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20550004
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤村 勇一 東北大学, 大学院・理学研究科, 名誉教授 (90004473)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: キラリティー / 電子ダイナミクス / 環電流電磁場 / 量子制御 / コヒーレンス / 非断熱相互作用 / 超高速光スイッチ / キラル分子

研究概要

角運動量をもたない直線偏光フェムト秒UVレーザーパルスをキラル芳香族環状分子に照射することにより, π電子が一方向回転し, 環電流が生成されることを初めて見出した。その回転方向は分子のキラリティーに依存する。これまでの扱いでは無視されてきた分子振動自由度を考慮して, 電子・核波束両運動を同等に扱うと, 核波束運動がS体とR体では異なることを見出した。これらの結果はキラリティーの新しい識別法の基本となる。

研究成果

• [雑誌論文] Ultrafast Coherent Dynamics of Nonadiabatically Coupled Quasi-degenerate Excited States in Molecules : Population and Vibrational Coherence Transfer (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Mineo, M. Kanno, H. Kono, S. D. Chao, S. H. Lin and Y. Fujimura
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 392 ページ: 136-142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density Functional Theory Study of Conformation-dependent Properties of Neutral and Radical Cationic L-tyrosine and L-Tryptophan (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Y. Baek, M. Hayashi, Y. Fujimura, S. H. Lin and S. K. Kim
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. J. Phys. Chem., A. 巻: 115 ページ: 9658-9668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-adiabatic Response Model of Laser-induced Ultrafast・-Electron Rotations in Chiral Aromatic Molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, H. Kono, Y. Fujimura, and S. H. Lin
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 104 ページ: 108302-108304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Conformation-dependent Properties of L-Phenylalanine in Neutral and Radical Cations by Using a Density Functional Taking into Account Noncovalent Interactions (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Y. Baek, M. Hayashi, Y. Fujimura, S. H. Lin and S. K. Kim
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 114 ページ: 7583-7589
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Radiationless Transition Pathways through Conical Intersections in Photo-excited 9H-adenine (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Hassan, W. C. Chung, N. Shimakura, S. Koseki, H. Kono and Y. Fujimura
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 12 ページ: 5317-5330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape Anisotropy induces Rotations in Optically Trapped Red Blood Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Bambarder, J. A. Dhamadhikari, A. K. Dhamadhikari, T. Yamada, T. Kato, H. Kono, Y. Fujimura and D. Mathur
  • 雑誌名: J. Biomed. Opt. 巻: 15 ページ: 041504-1-041504-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-orbit Coupling Effects in Dihydrides of Third-row Transition Elements. II. Interplay of Nonadiabatic Coupling in the Dissociation Path of Rhenium Dihydride (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Koseki, N. Shimakura, Y. Fujimura, T. Asada and H. Kono
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 131 ページ: 044122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionization of H2+ and H2 in Intense Laser Fields : Excited State Dynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, H. Kono, M. Kanno, Y. Fujimura, and K. Yamanouchi
  • 雑誌名: Laser Physics 巻: 19 ページ: 1712-1722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Dynamics of Light-driven Chiral Molecular Motors (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yamaki, S. Nakayama, K. Hoki, H. Kono, and Y. Fujimura
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys.(Perspective) 巻: 11 ページ: 1662-1678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substituent Effects on Conformational Preference in・-substituted・-fluorophenylacetic Acid Methyl Ester Model Systems for Chiral Derivatizing Agents (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Sahnoun, Y. Fujimura, K. Kabuto, Y. Takeuchi, and R. Noyori
  • 雑誌名: J. Phys. Org. Chem 巻: 21 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Dynamics of Light-driven Chiral Molecular Motors (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yamaki, S. Nakayama, K. Hoki, H. Kono, and Y. Fujimura
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. Perspective 巻: 11 ページ: 1662-1678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Control of a Chiral Molecular Motor Driven by Femtosecond Laser Pulses : Mechanisms of Regular and Reverse Rotations (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yamaki, K. Hoki, H. Kono, and Y. Fujimura
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 347 ページ: 272-278
  • 査読あり
• [学会発表] 非断熱相互作用した電子状態間で起る超短時間振動・電子コヒーレンス (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤村勇一
  • 学会等名: 第55回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Application of the density matrix theory to the control of electronic ring current coupled to molecular vibrations in Chiral Molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Mineo, M. Kanno, H. Kono, Y. Teranishi, M. Yamaki, S. D. Chao, S. H. Lin and Y. Fujimura
  • 学会等名: 7^<th> Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: Waseda University, Tokyo
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Laser-induced Electronic and Nuclear Coherent Motions of Chiral Molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimura
  • 学会等名: XVIth International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics
  • 発表場所: Kanazawa
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Ultrafast coherent dynamics of nonadiabatically Coupled Quasi-degenerate Electronic States in Chiral Aromatic Molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimura
  • 学会等名: Excited States and Nonadiabatic Processes in Complex Systems. Theoretical Approach
  • 発表場所: Sant Feliu de Guixols, Girona, Spain
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Nonadiabatic Coupling Effects in Coherently Excited Electronic States of Chiral Aromatic Molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kannoa, H. Kono, Y. Fujimura, H. Mineo and S. H. Lin
  • 学会等名: Organic Microelectronics & Optoelectronic Workshop VII
  • 発表場所: Westin San Francisco
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] Nonadiabatic Response Model of Laser-Induced Ultrafast π-Electron Rotations in Chiral Aromatic Molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, H. Kono, Y. Fujimura, and S. H. Lin
  • 学会等名: The 9th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 年月日: 20101004-08
• [学会発表] Electronic and Nuclear Wavepacket Dynamics in Chiral Aromatic Molecules : Toward Identification of Molecular Chirality (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kannoa, H. Kono, Y. Fujimura and S. H. Lin
  • 学会等名: 9^<th> International Conference on Femtochemistry
  • 発表場所: Peking University, Beijing, China
  • 年月日: 20090808-13
• [学会発表] キラル芳香族分子における超高速π電子回転の光制御と非断熱振動ダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 菅野学, 河野裕彦, 藤村勇一
  • 学会等名: 第12回理論化学討論会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 20090528-30
• [学会発表] 直線偏光レーザーパルス励起キラル芳香族分子の環電流制御と非断熱核波束ダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 菅野学, 河野裕彦, 藤村勇一
  • 学会等名: 日本化学会第89春期年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 20090327-30
• [学会発表] Light-induced・-electron currents in chiral aromatic molecules : toward an identification of molecular chirality (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimura
  • 学会等名: Special seminar at Department of Applied Chemistry
  • 発表場所: National Chiao Tung University, Taiwan
  • 年月日: 2009-03-20
• [学会発表] Nonadiabatic Nuclear Wavepacket Dynamics Coupled to Laser-Induced π-Electron Rotation in Chiral Aromatic Molecules (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, H. Kono, and Y. Fujimura
  • 学会等名: International Symposium on Ultrafast Intense Laser Science 7
  • 発表場所: Kyoto Garden Palace, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20081024-28
• [学会発表] キラル芳香族分子における光誘起π電子回転と結合した核ダイナミクス (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅野学, 河野裕彦, 藤村勇一
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡)
  • 年月日: 20080924-27
• [学会発表] Optically induced nuclear and electronic dynamics of chiral molecules (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimura
  • 学会等名: International workshop in Dynamics and Spectroscopy of Small Molecules and Biomolecules, at Center of Condensed Matter Science
  • 発表場所: National Taiwan University, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20080909-12
• [学会発表] キラリティーを利用した分子内電子ダイナミクスの光量子制御シミュレーションとモデル解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅野学, 保木邦仁, 河野裕彦, 藤村勇一
  • 学会等名: 日本化学会第88春季年会
  • 発表場所: 立教大学池袋キャンパス
  • 年月日: 20080326-30
• [学会発表] Laser-Control Simulation and Model Analysis of π-Electron Rotation in Chiral Aromatic Molecules (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, K. Hoki, H. Kono, and Y. Fujimura
  • 学会等名: The 1st International Symposium"International Center of Research & Education for Molecular Complex Chemistry"
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 20080313-14
• [学会発表] Optimal Laser-Control Simulation and Model Analysis of Intramolecular Electron Dynamics Arising from Molecular Chirality (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, K. Hoki, H, Kono, and Y. Fujimura
  • 学会等名: COAST/CORAL Winter School on Advanced Laser Science
  • 発表場所: NASPA, New Ohtani, Niigata, Japan
  • 年月日: 20080112-18
• [図書] World Scientific, Singapore (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimura and H. Sakai
  • 総ページ数: 1-179
• [図書] Springer series Progress in Ultra Intense Laser Science (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, H. Kono, and Y. Fujimura
  • 総ページ数: 93-112
• [図書] Quantum Control of Laser-driven Chiral Molecular Motors in Coherence and Ultra-short Pulse Laser Emission (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamaki, K. Hoki, Y. Fujimura, and S. H. Lin
  • 総ページ数: 133-158
  • 出版者: INTECH