2018 Fiscal Year Research-status Report

多次元配向ベクトル相関による反応制御と遷移状態探索

Research Project

Project/Area Number	16KT0056
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	大山浩大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60192522)
Project Period (FY)	2016-07-19 – 2020-03-31
Keywords	配向ベクトル相関 / 遷移状態
Outline of Annual Research Achievements	多自由度系の反応において、多数の自由度が複雑に絡み合った運動軌跡群としての実効的反応座標と遷移状態の基準モ－ドとの対応は必ずしも明確でない。実際に、多自由度系の反応において、どのような運動が反応座標に相当するかを実験的に決定するのは、容易ではない。瞬間近似の下では、多次元配向制御により、ポテンシャルエネルギー曲面上の反応系の特定の構造が既定され、同時に反応物の運動モードのベクトル化が行われる。また、反応分子の回転量子状態の組み合わせは、分子配向を制御したもとでの、遷移状態近傍の対称性のことなる構造を混合し、遷移状態に至る有効な反応座標に沿った競争的運動を誘起する上で重要であると思われる。したがって、多次元配向ベクトル相関の多次元構造と反応物モード及び生成物モ－ドとの相関を見出すことは、実験による反応座標の探索と遷移状態とその基準モードの探索による反応制御へとつながると期待される。現在、この実現に向けて2つの単一量子状態選別分子線の発生に取り組んでいる。１つは、磁場掃引による単一量子状態選別可能な不均一磁場状態選別器を試作し研究を進めている。具体的には、大電流（400A）、パルス幅（１０マイクロ秒）で駆動可能なパルス電源とそれを用いた小型電磁石の開発とそれを組み込んだ六極不均一磁場を試作し、性能評価と改良を進めている。一方で、単一量子状態選別に伴い信号強度の減少のため測定を困難にしている、本年度は特にパルス分子線源の改良により分子線速度の単色化と高強度化のための装置開発を行った。他方、六極不均一電場による単一量子状態選別性の向上に向けてバルスCH分子線源の改良も行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 反応分子の回転量子状態の組み合わせは、分子配向を制御したもとでの、遷移状態近傍の対称性のことなる構造を混合し、遷移状態に至る有効な反応座標に沿った競争的運動を誘起する上で重要であると思われる。したがって、多次元配向ベクトル相関の多次元構造と反応物モード及び生成物モ－ドとの相関を見出すことは、実験による反応座標の探索と遷移状態とその基準モードの探索による反応制御へとつながると期待される。この実現に向けて単一量子状態選別した反応分子の生成のための、準備を進めている。六極不均一電場による単一量子状態選別性の向上に向けてバルスCH分子線源の改良を行った。また、不均一磁場による状態選別を可能とするため、高電流パルス駆動の不均一磁場の製作を遂行している。具体的にはQBTモジュールを用いた大電流（400 A)パルス幅（１０マイクロ秒）駆動可能なパルス電源を用いた電磁石の開発とそれを組み込んだ六極不均一磁場を試作し、これを用いた予備実験を行った。現在のところ、単一量子状態選別に伴い信号強度の減少のため測定を困難にしている。この解決のため、パルス分子線源の改良により分子線速度の単色化と高強度化のための装置開発を行っている。
Strategy for Future Research Activity	試作した不均一磁場状態選別器をもとに明らかになった実用上の問題点をもとに、更なる分子線の単色化と高強度化のための装置の改良を行い、手法の確立をめざす。
Causes of Carryover	2018年6月18日に発生した大阪府北部地震により、実験装置のアライメントのずれが生じたのに加えて機器の一部が故障した。このため実験装置の動作確認及びアライメントのやり直しなどの修復作業と装置調整等にかなりの時間が必要となった。このため、予備実験をもとに行う装置の改良と実装に必要な経費が未使用である。（使用計画）試作器の性能評価とをもとに、更なる分子線速度の単色化と高強度化のための装置改良と実装に向けた真空装置製作費用として使用する。