Sculpturing quantum wave packets of large-amplitude molecular vibration: Design, control, and visualization of isomerization reactions

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研究初年度の本年度は、以下の成果があった。１）インパルシブ励起によれば、単一の極短パルス光との相互作用によっても多段のラマン過程が実現され、通常は実現が困難な量子数変化が大きな励起も可能である。そのためにダブルチャープパルスを用いたインパルシブラマン励起法を開発し、一酸化窒素分子の回転準位間の遷移に適用した。最低準位J = 1/2から、J = 3/2, 5/2に対して90%を超える分布移動を実現した。さらに高い回転状態への選択的励起も可能であることを実証した。２）量子準位選択的なプローブによる振動波束分光により、ビフェニル誘導体における大振幅なねじれ振動の観測と制御を実現した。振動量子波束の時間発展に対する分子回転の効果について理論定式化を行い、実測結果を良く再現することを確認した。また、長時間の時間発展計測を行い、その結果をフーリエ変換することによって高い周波数分解能でねじれ振動準位を決定した。３）２つの大振幅ねじれ振動モードを持つジフェニルメタンについて、量子準位選択的なプローブによる振動波束分光を行った。励起パルス対間隔を調整することによって、特定のねじれ振動モードのみを励起可能であることを実証した。４）量子準位選択的なプローブによる振動波束分光ならびに２色のナノ秒レーザーによる誘導放出分光を併用して、ベンゼン－メタン錯体における分子間振動の観測を行った。電子基底状態における６つの分子間振動準位の特定を実現できた。さらに、分子間力に対する多自由度ポテンシャルを解析的に表現する新規なモデルを開発し、高精度の量子化学計算の結果をフィットすることにより、モデルポテンシャルを構築した。このモデルポテンシャルに対する振動エネルギー準位を数値的に求めて実験結果と比較することにより、実測のバンドの帰属を行うことができた。