【研究分野】応用光学・量子光工学

【研究領域課題番号】23226003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アト秒科学 / 光源技術 / 光・量子ビーム / 超高速分光 / 軟X線分光 / 超精密計測 / 非線形光学 / 赤外材料・素子 / 応用光学・量子光学 / 量子エレクトロニクス / X線 / アト秒光学 / 光物性 / アト秒光科学 / 原子・分子物理 / 高性能レーザー / テラヘルツ／赤外材料・素子 / テラヘルツ/赤外材料・素子 / 量子ビーム / 放射線、X線、粒子線

【研究成果の概要】

BIBO結晶を用いた光パラメトリックチャープパルス増幅法に基づく高強度極短パルス赤外光源を開発した。得られた出力は、繰り返し1kHz、パルスエネルギー1.5mJ、パルス幅11fs、キャリアエンベロープ位相(CE位相)安定というものであり、世界的にも先端的な光源を実現した。本光源を用いた高次高調波発生実験では、高調波の最大光子エネルギーは325eVに到達した。CE位相敏感な軟X線スペクトルの振る舞いから、250～325eVにおいて孤立アト秒パルスが発生していることが示された。炭素系物質の吸収スペクトル測定にも成功し、アト秒軟X線吸収分光が可能であることが実験的に示された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】145,340千円 (直接経費: 111,800千円、間接経費: 33,540千円)

【研究分野】物理化学

【研究領域課題番号】17635001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

原子・分子物理 / 量子エレクトロニクス / プラズマ・核融合 / 放射線、X線、粒子線 / 量子ビーム / 化学反応

【研究成果の概要】

原子や分子などの有限量子系では、そのハミルトニアンには、あいまいさがなく、それを出発点として、多彩な原子・分子過程をどのように理解するかが、課題となる。この課題は、『物質変化の原理』を解明することを目指しているという点で、化学における普遍的な課題であるといえる。ところがこれまでは、実験技術の未熟さゆえに、測定されるのは、単に平均化された量に過ぎなかった。ところが最近の実験技術の進歩は目覚しく、得られる情報の質が飛躍的に向上している。このような状況を踏まえ本研究では、有限量子系のダイナミクスを支配しているものに迫り得る研究とはどのようなものであるかを議論し、具体的なテーマを策定することを目的とした。議論の場として、以下の三つの研究会を開催した。
第1回研究会 6月27-28日 つくば市
第2回研究会 9月18日 京都市
第3回研究会 1月23-24日 熱海市
また主要メンバーにより、都合16回の打ち合わせ会を開催し、上記の議論を積み重ね、これら3回の研究会が実り多いものになるよう工夫した。その結果、並進・回転制御された分子反応研究が重要であるとの結論に達した。並進制御とは、反応する二つの分子種の相対速度を、室温における熱速度を超えて、精密に低くすることを意味する。回転制御とは、反応する分子の配列・配向を様々な手段により規定することを意味している。おそらくはこの二つのキーワードを軸として、近未来の分子反応研究は、新しい展開を見せるものと思われる。並進制御や回転制御により分子反応を操ることも決して夢ではないであろう。以上の議論を踏まえ『並進・回転制御で探る分子反応』を今後チャレンジすべきテーマとして策定した。なお、上記3回の研究会のアブストラクトを中心とした報告書を作成し、研究分担者をはじめとして関連研究者に配布した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】物理化学

【研究領域課題番号】17350006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

一電子平均場近似 / Born-Oppenheimer近似 / 多電子励起分子 / 同時計数法 / 光子対生成 / 電子衝突 / 放射光 / NO / NH_3 / N_2 / O_2 / 原子・分子物理 / 量子エレクトロニクス / プラズマ・核融合 / 放射線、X線、粒子線 / 量子ビーム

【研究成果の概要】

多電子励起分子は、化学の基本ともいえる一電子平均場近似とBorn-Oppenheimer近似がともに成り立ちにくい、非常に興味深い研究対象である。代表者らは、多電子励起分子の観測に多大な威力を発揮する光子標識付き電子エネルギー損失法と(γ,2γ)法を最近相次いで実現した。本研究ではこれらを駆使して、二原子分子から始め、多原子分子に至るまで、各種の分子について多電子励起状態を探索し、その量子ダイナミクスを解明することを目的とした。
Lyman-α光子標識付き電子エネルギー損失分光法をCH_4に適用し、入射電子エネルギー80eV、電子散乱角12,24°のもとで損失エネルギー20-46eVの領域で、スペクトルを測定した。そこには、一電子励起状態に由来するピークのほかに、二電子励起状態に由来するピークが、むしろより強く現れた。異なる散乱角で測定した角度微分断面積を共通のスケールに乗せることができるようになった。二電子励起の角度微分断面積の電子散乱角依存性が、一電子励起の微分断面積のそれとは異なることがわかった。同様の方法をNH_3に適用し、入射電子エネルギー100eV、電子散乱角8°のもとで、損失エネルギー15-48eVの領域でスペクトルを測定した。やはり一電子励起状態に由来するピークのほかに、二電子励起状態に由来するより強いピークが現れた。さらに異常に細いピークが現れた。
(γ,2γ)法をN_2とO_2に適用し、一光子吸収・光子対放出過程の断面積を入射光子エネルギーの関数として、23-50eVの範囲で測定した。多くの多電子励起状態に由来するピークが現れた。驚くべきことに、それぞれの二重イオン化しきい値を超えてなお多電子励起状態に由来するピークが現れる。
本研究により、多電子励起分子が確かに存在することと、その量子ダイナミクスがこれまでの常識では理解しにくいことが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】12,580千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 780千円)