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2023 年度 実績報告書

赤外分光と共振器QED理論による気相振動強結合に対するポテンシャル描像の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21H01879
研究機関静岡大学

研究代表者

松本 剛昭  静岡大学, 理学部, 准教授 (30360051)

研究分担者 安池 智一  放送大学, 教養学部, 教授 (10419856)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード振動強結合 / 気相振動ポラリトン / 赤外分光 / ファブリーペロー共振器 / ラビ分裂 / 共振器透過スペクトル / 光音響分光
研究実績の概要

(1)共振器透過スペクトルの観測を試みた。97%反射率をもつ2枚の金ミラー(基板はCaF2)をピエゾ駆動型並進ステージに固定し、数10μmの間隔で向い合せた共振器を作成した。この共振器に赤外OPO/OPAレーザーシステムの出力(2.8μm、分解能4 cm-1)を入射して赤外波長を掃引すると、共振器内部で特定波長による定在波が立ち、透過光強度の増大が観測されると期待される。現在、共振器からの透過光自体は観測されるものの波長依存性は確認できていない。これは赤外レーザーの高次断面モードの存在、軸モードの波数分解能と共振器フィネスの不一致などが考えられる。YAGレーザーへのinjection seederの搭載や空間フィルタリングによる断面モードの低次化が必要とされる。
(2)二酸化炭素のラビ分裂を観測するための高圧ガス充填に対応したステンレス製ガスセルを製作した。このセルは本体チャンバー、赤外レーザー透過ウィンドウ、共振器搭載プレート、ピエゾ駆動ケーブル用フィードスルー、高圧ガス入出ポートからなる。研究計画では10気圧ほどの充填を目指していたが、耐圧対策が予想よりも困難であったため2~3気圧充填を目指すこととしてこれをクリアした。
(3)共振器間隔をピエゾ駆動型並進ステージでフィードバック制御するためのプログラム作成を試みた。共振器からの透過光強度を最大化した状態で共振器長を固定する方法として、極値探索アルゴリズムの一つである最小勾配法を採用した。ピエゾステージの移動度とピエゾ駆動のための印加電圧との直線関係に基づいてコード作成を行った結果、検討しているフィードバック制御により0.01μmの精度で共振器制御が可能であることを示した。
(4)上記1~3が確立された後に複合化することで、気相振動ポラリトンのラビ分裂の観測が行えると期待される。その基盤整備を2023年度に完了できた。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ベルリン工科大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ベルリン工科大学
  • [雑誌論文] Open-boundary cluster model with a parameter-free complex absorbing potential2024

    • 著者名/発表者名
      Imamura Kosuke、Yasuike Tomokazu、Sato Hirofumi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 160 ページ: 034103~034103

    • DOI

      10.1063/5.0184571

    • 査読あり
  • [雑誌論文] IR cavity ringdown spectroscopy and density functional theory calculation of pyrrole - diethyl ketone clusters: impacts of carbon-chain flexibility on the diversity of N-H...O=C hydrogen bonds2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Yoshiteru、Honma Kenji
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 25 ページ: 19633~19647

    • DOI

      10.1039/D3CP01466E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of the sequence of changes in the full wavenumber range by two-dimensional correlation spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Ban Kazunori、Miyata Daisuke、Matsumoto Yoshiteru、Tahara Shinya、Takahashi Hiroaki、Morita Shin-ichi、Nakabayashi Takakazu
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 833 ページ: 140930~140930

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2023.140930

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photodestruction Action Spectroscopy of Silver Cluster Anions, Ag<sub><i>N</i></sub><sup>?</sup> (<i>N</i> = 3?19), with a Linear Ion Trap: Observation of Bound Excited States above the Photodetachment Threshold2023

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Shun、Yamaguchi Masato、Kono Satoshi、Arakawa Masashi、Yasuike Tomokazu、Horio Takuya、Terasaki Akira
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 127 ページ: 6063~6070

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.3c02900

    • 査読あり
  • [学会発表] Microscopic preference for hetero-chiral propylene oxide dimer induced by H-bond of an achiral pyrrole molecule2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      8th Asian Spectroscopy Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural analysis of alcohol-alkylsilane dihydrogen-bonded clusters probed by IR cavity ringdown spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Reza Aulia、Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会
  • [学会発表] Hydration switching on the intermolecular orientation of pyrrole dimer cations probed by IR photodissociation spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      6th International Symposium of JSPS Core-to-Core Program on “Molecular Recognition Mechanism between Flexible Molecules”
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen bonding structures of propargyl alcohol clusters probed by IR cavity ringdown spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hayano、Yoshiteru Matsumoto
    • 学会等名
      6th International Symposium of JSPS Core-to-Core Program on “Molecular Recognition Mechanism between Flexible Molecules”
  • [学会発表] 赤外分光によるピロール-テトラヒドロフランクラスターの特異的溶媒和の構造解明2023

    • 著者名/発表者名
      山田千乃、松本剛昭
    • 学会等名
      第54回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] 赤外分光によるピロール-イソプロピルエーテルクラスターの異性体選択的水素結合の解明2023

    • 著者名/発表者名
      小幡真緒、松本剛昭
    • 学会等名
      第54回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] 自己エネルギーに基づくパラメータフリーな複素吸収ポテンシャルの構成2023

    • 著者名/発表者名
      今村洸輔、安池智一、佐藤啓文
    • 学会等名
      第25回理論化学討論会
  • [学会発表] 金属ナノ粒子と分子の複合系におけるプレキシトン形成の微視的描像2023

    • 著者名/発表者名
      安池智一
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会
  • [学会発表] 塩水中のステアリンの分散に及ぼすアルカンの影響2023

    • 著者名/発表者名
      平野奨、瀬井達也、安池智一
    • 学会等名
      第74回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] インジウムナノ粒子による深紫外近接場と分子の相互作用2023

    • 著者名/発表者名
      長塚直樹、松口諒斗、小板谷貴典、奥山弘、渡邊一也、安池智一
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー2023
  • [学会発表] インジウムナノ粒子による深紫外域局在プラズモンと吸着分子の相互作用2023

    • 著者名/発表者名
      長塚直樹、松口諒斗、奥山弘、安池智一、小板谷貴典、渡邊一也
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
  • [備考] Matsumoto Laboratory @ Shizuoka U.

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/matsumotolaboratory/

  • [備考] research map 松本剛昭(Yoshiteru Matsumoto)

    • URL

      https://researchmap.jp/7000011547

  • [備考] research map 安池智一(Tomokazu Yasuike)

    • URL

      https://researchmap.jp/read0136596

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公開日: 2024-12-25  

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