超短レーザー誘起非断熱電子ダイナミクスを利用した芳香族分子の運動制御理論の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23750003
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 菅野 学 東北大学, 大学院理学研究科, 助教 (30598090)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 超短レーザーパルス / 偏光 / π電子系 / 環電流 / 非断熱ダイナミクス / 波束動力学計算

研究概要

超短レーザーパルスとそれに誘起される電子と原子核の非断熱結合を利用した芳香族分子の運動制御理論を開発した。芳香族分子の光誘起π電子回転（環電流）と結合してポテンシャル曲面の間を遷移する核波束の干渉効果を任意の偏光を持つレーザーパルスによって調整し、π電子回転が生成する角運動量（磁場）と分子振動の振幅を自在に制御できることを理論解析と数値計算によって明らかにした。また、光励起された芳香族分子の振動スペクトルが顕著な偏光依存性を示すことを見出した。超短レーザーパルスを用いた新規かつ高速な分子キラリティー同定法の基礎となる成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Nonadiabatically Coupled π-Electron Rotation and Molecular Vibration in Aromatic Molecules Excited by Polarized UV/Vis Laser Pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Yukari Ono, Hirohiko Kono, Yuichi Fujimura
  • 雑誌名: Chinese Journal of Physics 巻: Vol. 52 ページ: 617-651
  • URL: http://psroc.phys.ntu.edu.tw/cjp/issues.php?vol=52&num=1-II
• [雑誌論文] Laser-Polarization Effects on Coherent Vibronic Excitation of Molecules with Quasi-Degenerate Electronic States (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Yukari Ono, Hirohiko Kono, Yuichi Fujimura
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: Vol. 116 ページ: 11260-11272
  • DOI: 10.1021/jp305284w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast coherent dynamics of nonadiabatically coupled quasi-degenerate excited states in molecules : Population and vibrational coherence transfers (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirobumi Mineo, Manabu Kanno, Hirohiko Kono, Sheng Der Chao, Sheng Hsien Lin, Yuichi Fujimura
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: Vol. 392 ページ: 136-142
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2011.11.004
  • 査読あり
• [学会発表] Laser-Polarization Effects on Coherent Vibronic Excitation of Molecules with Quasi-Degenerate Electronic States (2013)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Yukari Ono, Hirohiko Kono, Yuichi Fujimura
  • 学会等名: 5th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] ピラジンの超高速電子緩和過程に関する Ab initio 量子動力学的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅野 学、島倉紀之、伊藤悠太、小関史朗、河野裕彦、藤村勇一
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 擬縮退状態を持つ分子の振電励起に対する偏光効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野 学
  • 学会等名: 第一原理計算科学の最前線
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-09-30
• [学会発表] 擬縮退状態を持つ分子の光による非断熱ダイナミクス制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野 学、小野由香莉、河野裕彦、藤村勇一
  • 学会等名: 物理化学コロキウム2011
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Application of the density matrix theory to the control of electronic ring current coupled to molecular vibrations in chiral molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirobumi Mineo, Manabu Kanno, Hirohiko Kono, Yoshiaki Teranishi, Masahiro Yamaki, Sheng Der Chao, Sheng Hsien Lin, Yuichi Fujimura
  • 学会等名: 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] Nonadiabatic coupling effects in coherently excited electronic states of chiral aromatic molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Hirohiko Kono, Yuichi Fujimura, Hirobumi Mineo, Sheng Hsien Lin
  • 学会等名: Organic Microelectronics & Optoelectronic Workshop VII
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] 擬縮退状態を持つ分子の光による振電励起制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野 学、小野由香莉、河野裕彦、藤村勇一
  • 学会等名: 第14回理論化学討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-05-13
• [図書] Materials and Applications for Sensors and Transducers II, Key Engineering Materials Vol. 543, Coherent ring currents in chiral aromatic molecules induced by linearly polarized UV laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Hirohiko Kono, Hirobumi Mineo, Sheng Hsien Lin, Yuichi Fujimura
  • 総ページ数: 4 (381-384)
  • 出版者: Trans Tech Publications
• [図書] Quantum Systems in Chemistry and Physics : Progress in Methods and Applications, Progress in Theoretical Chemistry and Physics B26, Laser-Induced Electronic and Nuclear Coherent Motions in Chiral Aromatic Molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Hirohiko Kono, Sheng Hsien Lin, Yuichi Fujimura
  • 総ページ数: 28 (121-148)
  • 出版者: Springer
• [図書] Progress in Ultrafast Intense Laser Science VII, Control of π-Electron Rotations in Chiral Aromatic Molecules Using Intense Laser Pulses, Springer series in chemical physics, edited by K. Yamanouchi, D. Charalambidis, and D. Normand (2011)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kanno, Hirohiko Kono, Yuichi Fujimura
  • 総ページ数: 26 (53-78)
  • 出版者: Springer-Verlag, Berlin