理化学研究所

東京大学大学院理学系研究科

 

概要

理化学研究所（理研）光量子工学研究センターアト秒科学研究チームの松原卓也研修生（東京大学大学院理学系研究科化学専攻大学院生）、鍋川康夫専任研究員、緑川克美チームリーダー、東京大学大学院理学系研究科の山内薫教授らの共同研究チームは、多原子分子の一つであるアセチレン分子に「アト秒パルス光」を照射し、1京分の3秒（3×10^-16秒）という世界で最も短い時間幅の「自己相関計測」に成功しました。

本研究成果は、分子と光が相互作用した結果、分子内の電子が光照射後1京分の3秒よりも短い時間で応答していることを示しており、この応答に続いて起こる化学反応過程の解明およびその制御に役立つと期待できます。

今回、共同研究チームは、高強度のアト秒パルス列（APT）ビームラインを独自に開発しました。この装置では、高強度のフェムト秒レーザー光をキセノンガスに集光してAPTを発生させ、それを2枚並べたシリコン製反射鏡（SiBS）で反射させ、フェムト秒レーザー光を取り除き、同時にAPTを二つのビームに分割しました。二つのAPTの時間遅延掃引は、2枚のSiBSのうちの1枚の位置を精密に制御することで可能となります。APTをアセチレン分子に集光し、発生する3種類のイオンのエネルギーと角度分布を測定しました。その結果、炭素イオンの生成量がAPTの自己相関波形と分子の時間応答を反映したものであり、その相関時間幅が300アト秒（1京分の3秒）であることが分かりました。

本研究は、米国光学会オンライン・オープンアクセス学術誌『Optica』（8月11日付）に掲載されました。

図：アセチレンから生じた炭素イオン生成量によるアト秒パルス列の自己相関波形

 

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