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Momentum space chemistry by the development of a technique of imaging molecular orbitals in the three dimensional form

通过开发三维形式的分子轨道成像技术来实现动量空间化学

基本信息

批准号：
21K18926
负责人：
高橋正彦
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、多原子分子一般を対象にして分子軌道一つ一つの空間的形状を運動量空間で三次元観測する手法を開発し、運動量空間分子分光を飛躍的に深化・展開することである。上記の目的を達成するため、本研究計画初年度の2021年度においては、まず実験の基本原理の詳細な検討から開始した。具体的には、シミュレーションプログラムを開発し、レーザー電場強度と分子回転温度の双方をパラメータとして、非共鳴レーザーパルス電場により生成する回転波束とその時間発展を調べた。その結果、研究代表者が現有のレーザー設備（120 fs, 5 kHz, 4 Wのチタンサファイアレーザー）の高強度化が望ましいことが明らかになったので、5 kHzから1 kHzへとレーザーの周波数変更を行った。これにより、利用できるレーザー光強度が5倍となり、レーザー電場による分子配列度の大幅な向上が期待できる。さらに、このシミュレーションを通して、本研究課題のもう一つの実験的困難であるvelocity mismatch効果を未然に防ぐ実験原理を得た。通常はレーザー電場により生成する配列分子は約1ピコ秒程度の瞬時的にしか存在しないため、用いるパルス電子線の時間幅も1ピコ秒程度幅に制限せざるを得ず、その結果、電子線強度が桁違いに弱くなる。しかし、我々が得た実験原理によれば、数ナノ秒程度幅のパルス電子線を用いてもなお、配列分子による電子散乱を観測できるので約3桁の信号強度の向上が図れるほか、velocity mismatch効果も無視し得る程度に激減できる。そこで、この原理に基づき、実験装置の改造を行った。

The purpose of this study is to explore the molecular orbital space, the motion space, the three-dimensional measurement method, and the molecular spectroscopic leap. To achieve the above objectives, a detailed review of the basic principles of this research plan will begin in 2021. In particular, the time span of the return beam generated by the electric field intensity and the molecular return temperature is modulated. The results of the study are representative of the existing high-intensity equipment (120 fs, 5 kHz, 4 W), which is expected to increase the frequency of light and 1 kHz. The light intensity is 5 times higher than that of the electric field, and the molecular alignment is greatly increased. In this paper, we discuss the difficulty of velocity mismatch and the principle of velocity mismatch. In general, the molecules generated by the electric field are present in an instantaneous manner of about 1 second, and the time amplitude of the electron line is limited to 1 second. As a result, the intensity of the electron line is weak. The principle of "velocity mismatch" is that the amplitude of the electron beam is measured in the range of seconds, the electron scattering is measured in the range of seconds, and the signal intensity of the electron beam is measured in the range of about 3 beams. The basic principle of the system and the transformation of the system are discussed.