高強度レーザーに誘起される再衝突電子を用いた分子のアト秒イメージングの理論的研究

高强度激光诱导重碰撞电子阿秒成像理论研究

基本信息

批准号：
10F00332
负责人：
渡辺信一 (2011-2012)
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

近年のレーザー技術の発展に伴い、絶対位相を制御した高強度数サイクル超短パルスレーザーといった新しい光源が実用化され、光と物質との相互作用についての新しい研究の方向性が切り開かれた。近赤外の高強度レーザーを分子に照射すると、レーザー電場がピークとなる時に分子ポテンシャルが極度に歪められ、量子力学的なトンネル効果によって分子内電子がイオン化する。そして、このトンネルイオン化した電子は、レーザー電場によって加速される。さらにレーザー電場の位相の反転に伴い、もとの位置まで戻ってきて分子イオンと衝突する。こうした高強度レーザーによって誘起される「再衝突過程」においては、放出される高次高調波や光電子が分子の構造についての情報を含んでおり、再衝突過程を利用しアト秒領域の超高速「分子イメージング」について数多くの研究がなされている。最近、分子イメージング法を確立するためには、最初のステップであるトンネルイオン化の精確な記述が重要視されてきた。受け入れ研究グループでは、静電場中の原子のトンネルイオン化に関して「シーガート法」という新しい計算手法を開発した。そこで、本研究では、このシーガート法をより複雑な分子系へと拡張し、トンネルイオン化の配向依存性について分析を行った。シーガート法によって強電場中の分子の量子状態を精確に計算するコードを開発し、最も基礎的である水素分子イオンH2+について、エネルギー準位(シュタルクシフト)とイオン化レートの配向依存性の研究を行った。エネルギーの最も低い基底状態と、分子軸を含む面内に波動関数の節をもつ励起状態について調べた。電場強度が小さい領域では、解析的な近似理論である、摂動論と弱電場漸近理論との比較を行った。また、分子の核間距離について、平衡核間距離に加えて大きい核間距離の結果を吟味した。得られた結果をまとめて学術雑誌に発表した。["Molecular Siegert states in an electric field", L.Hamnou, T.Morishita, and O.I.Tolstikhin, Phys.Rev.A 86,013412(2012)]。さらに2電子系の水素分子についても理論を拡張し、予備的計算を行った。

随着激光技术的最新进展，具有绝对相位控制的高强度，高强度，高强度，多周的超短脉冲激光器已被实际使用，为研究光与物质之间的相互作用开辟了新的方向。当分子被高强度近红外激光照射时，当激光电场达到峰值时，分子电位会极大地扭曲，并且分子内电子通过量子机械隧道效应电离。然后通过激光电场加速隧道离子电子。此外，随着激光电场的相位相反，它返回其原始位置并与分子离子发生碰撞。在此类高强度激光器引起的“重新汇合过程”中，发出的高阶谐波和光电子包含有关分子结构的信息，并且使用重新汇总过程对AttSecond范围的超高速度“分子成像”进行了许多研究。最近，对隧道电离的精确描述（第一步）在建立分子成像方法中的重要性。接受研究小组开发了一种新的计算方法，称为“ Seagert方法”，用于静电场中原子的隧道电离。因此，在这项研究中，我们将这种Seegert方法扩展到了更复杂的分子系统，并分析了隧道电离的方向依赖性。我们开发了一个代码，以使用Seegert方法准确计算强电场中分子的量子状态，并研究了最碱性氢分子离子H2+的能级（Stark Shift）和电离速率的方向依赖性。研究了最低的能量基态和带有波函数的激发态在包含分子轴的平面中。在电场强度很小的区域中，进行了分析近似理论，扰动理论与弱电场渐近理论之间的比较。此外，除了检查平衡的核能内部距离外，还检查了较大的内部距离距离的结果。获得的结果汇编并发表在一本学术期刊上。 [“电场中的分子西格特状态”，L。Hamnou，T。Morishita和O. I. Tolstikhin，物理学。 Rev. A 86,013412（2012）]。此外，该理论被扩展到两电子氢分子，并进行了初步计算。