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2022 年度 実施状況報告書

強レーザー場円2色性によるキラリティ検出法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 21K18929
研究機関名古屋大学

研究代表者

菱川 明栄  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (50262100)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
キーワードトンネルイオン化 / 光電子円2色性 / キラル分子 / 強レーザー場
研究実績の概要

超短パルス強レーザー場におけるキラル分子のレーザートンネル電子運動量分布の3次元運動量観測に向けて,引き続き電子ーイオンコインシデンス運動量計測系および高繰り返しレーザーシステムの整備を行った。同等のイオン化ポテンシャルをもつArおよびH2について,トンネル電子の運動量分布計測を行ったところ,観測されたトーラス状分布の主半径およびトーラス断面に現れる垂直運動量分布の幅にArとH2で明瞭な違いが見出された。高強度場近似(SFA)に基づく理論計算を用いてp軌道およびs軌道からイオン化した光電子の運動量分布を計算を行い,観測された光電子分布の違いは価電子軌道がもつ特徴,特に軌道角運動量に起因していることが明らかとなった。また,実験室系および分子座標系における光電子円2色性(PECD)の精密計測を実現するために,2段スキマーを用いた冷却分子ビーム源の設計・製作を進めた。

昨年度四フッ化炭素(CF4)において観測された強レーザー場における円偏光ヘリシティ依存性の詳細を明らかにすることを目的として,四塩化炭素(CCl4)分子の解離性トンネルイオン化過程,CCl4-> CCl3+ + Cl + e-,について研究を行った。電子ーイオンコインシデンス計測によって得られた反跳座標系における光電子角度分布 は,CF4と比べてほぼ等方的な分布を示した。一方,円偏光ヘリシティに対応して角度分布に明瞭な変化が見出され,強レーザー場における解離性イオン化において,非キラル分子が円2色性を示すことが確認された。また,イオン化軌道を選別したPECD測定に向けて,補助解離パルスを援用した電子ーイオンコインシデンス計測法の開発を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

強レーザー場におけるキラル分子のトンネル電子円2色性の精密観測に向けて,分子ビーム源の設計・製作を含めて,電子ーイオンコインシデンス運動量計測系の整備が順調に進んでいる。また,強レーザー場における解離性イオン化における円2色性を異なる非キラル分子において確認し,キラル分子のトンネルイオン化ダイナミクスの理解を進める上で重要な結果を得ている。

今後の研究の推進方策

これまでに構築した計測系を用いて,キラル分子強レーザー場におけるPECD観測を進める。これを踏まえて,イオン化軌道と選別したPECD計測,反跳イオン円2色性(TICD)観測の実現に向けた研究を実施する。また並行して長波長赤外領域のフェムト秒超短レーザーパルスを用いた研究を行い,より深いトンネル領域でのキラル分子のトンネルイオン化ダイナミクスの理解を進める。

次年度使用額が生じた理由

コロナによる部品不足のため,冷却分子線源の構築に必要な設備備品(高繰り返しパルスバルブ)の納品が遅れたことを受けて,周辺消耗品(試料ガス,真空部品など)の導入を次年度に変更したため,次年度使用が生じた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] モスクワ物理工科大学(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      モスクワ物理工科大学
  • [国際共同研究] オーフス大学(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      オーフス大学
  • [雑誌論文] Orbital effects on tunnel-electron momentum distributions: Ar and H2 studied by electron-ion coincidence momentum imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Ikeya Daimu、Fujise Hikaru、Inaba Shinnosuke、Takahashi Minami、Yamamoto Masateru、Nakamura Takeru、Nagao Yu、Matsuda Akitaka、Fushitani Mizuho、Hishikawa Akiyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 262 ページ: 147280~147280

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2022.147280

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymmetric Dissociative Tunneling Ionization of Tetrafluoromethane in ω-2ω Intense Laser Fields2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Hiroka、Walmsley Tiffany、Matsuda Akitaka、Morishita Toru、Madsen Lars Bojer、Jensen Frank、Tolstikhin Oleg I.、Hishikawa Akiyoshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 10 ページ: 857863

    • DOI

      10.3389/fchem.2022.857863

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Helicity-dependent dissociative tunneling ionization of tetrahedral molecules in multicycle circularly polarized intense laser fields2022

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Hishikawa
    • 学会等名
      The 12th Asian Symposium on Intense Laser Science (ASILS12)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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