Imaging of interaction frontier orbitals by electron momentum spectroscopy of atomic and molecular clusters

通过原子和分子簇的电子动量谱对相互作用前沿轨道进行成像

基本信息

批准号：
20H02688
负责人：
山崎優一
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02688/
关键词：
分子軌道波動関数クラスター電子分光物理化学

项目摘要

本研究の目的は、原子・分子集合体の価電子波動関数形状、ないしは価電子軌道分布を直接観測するための新しい分光法を実現することである。この目的のため、孤立分子の分子軌道形状を運動量空間で観測する電子運動量分光を、原子・分子クラスターをも対象とする「分子間相互作用系の電子運動量分光」へと質的展開し、サイズ選別したクラスターの相互作用フロンティア軌道の電子運動量密度分布を観測する手法として開発・確立する。これにより、非共有結合性結合や、分子間電子移動、クラスターの反応性に関わる電子分布を可視化し、分子間力の起源の解明に対して従来とは異なる根本的視点からの研究を可能とする「分子間相互作用軌道イメージング」の開拓を試みる。令和4年度は令和3年度に設計した実験設備の加工製作を行い、電子運動量分光装置の立ち上げを進めた。すなわち、東北大学多元物質科学研究所の機械工場において、漏れ出し分子線源、熱電子銃、球型電子エネルギー分析器および真空チェンバーの加工を行い、洗浄、表面処理、組み立て、およびリークチェックを完了させた。また、磁気シールドケースが所期の性能を満たすことを確認した上で、磁気シールドケースと球型電子エネルギー分析器を真空チェンバー内に設置して、東京工業大学へ移設した。移設後は、漏れ出し分子線源や熱電子銃とともに、研究室に既存の二次元検出器や排気ポンプを装置に組み込み、真空環境を整備した。そのほか、装置の各電極に電圧を導入するための電源およびケーブル等を整備し、装置の評価実験へ向けた準備がほぼ完了した。上記と並行して超音速分子線源の設計のためのシミュレーションを行い、現在までに、従来の漏れ出し分子線源よりも1桁以上の標的数密度が得られる良好な結果を得ており、今後も引き続き設計を進める予定である。

这项研究的目的是实现一种新的光谱，以直接观察原子和分子组件的价电子波函数形状或价电子轨道分布。为此，在动量空间中观察到孤立分子的分子轨道形状的电子动量光谱法被定性地发展为“分子间相互作用系统的电子动量光谱”，该系统还靶向原子和分子簇，并开发出来，并以尺寸为层较大的尺寸较小的尺寸或跨度的分布，并建立了一种方法。这将尝试开发“分子间相互作用轨道成像”，该轨道成像可视化与非共价键，分子间电子传递和簇反应性相关的电子分布，并允许从与常规的基本角度进行研究。 2022年，我们处理和制造了2021年设计的实验设备，并开始了电子动量光谱设备的推出。换句话说，在Tohoku大学的多物质科学研究所的机械车间，泄漏分子束源，热电话枪，球形电子能量分析仪和真空室进行了处理以完成清洁，表面处理，组装和泄漏检查。此外，在确认磁性防护罩可以满足所需的性能之后，将磁性防护罩和球形电子能量分析仪安装在真空室内，并移至东京技术研究所。搬迁后，将现有的二维探测器和排气泵与泄漏的分子梁源和热枪一起纳入实验室，以创建真空环境。此外，已经准备了用于向设备的每个电极引入电压的电源和电缆，并且设备的评估实验的准备工作几乎已经完成。与上述同行，为超音速分子束源设计进行了模拟，迄今为止，我们取得了良好的结果，该结果比常规泄漏分子束源提供的目标数密度超过一个数量级，并且我们计划将来继续设计。