極短パルスを用いた偏光異方性測定による励起分子の内部転換ダイナミクスの研究

通过超短脉冲偏振各向异性测量研究激发分子的内转换动力学

基本信息

批准号：
11740336
负责人：
竹内佐年
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題研究は、極短パルス光源を製作し、それを使った時間分解吸収分光により光励起直後の極めて短い時間内におこる分子ダイナミクスを解明することを目的に、二年度にわたって取り組んだ。二年目にあたる平成12年度には、研究計画にそって、まず極短パルス光源の改良をおこなった。現有するチタンサファイア再生増幅器出力で二台の光パラメトリック増幅器を同時に励起し、それぞれから独立に波長可変な可視10fsパルスを発生させることに成功した。このうちの一方の出力を非線形結晶を使って第二高調波に変換することにより、紫外ポンプ、可視プローブの時間分解吸収分光測定が可能となった。この測定の時間分解能は約40fsである。この高い時間分解能およびポンプ光・プローブ光の独立波長可変性により、この分光装置の適用範囲が格段に広がったといえる。次いで、この分光装置を駆使して、トランススチルベン(ヘプタン溶液)を紫外(320nm)ポンプ光で励起した場合に観測されるS_n←S_1吸収の時間変化をプローブ波長640nmおよび590nmで測定した。この結果、どちらの波長においても光励起直後から約1ピコ秒にわたって、S_1状態での振動コヒーレンスを反映すると考えられる振動成分(ビート信号)を観測することができた。この成分のフーリエ解析から得られた振動スペクトルは波数200cm^<-1>に強いピークを示したが、これはS_1状態での面内変角振動(ν_<25>)に対応している。この振動モードの特異的に強い寄与について考察をした結果、ビート信号の強度はS_1←S_0およびS_n←S_1の両方の遷移でのFrank-Condon因子によって決まることがわかった。このことにもとづき、Frank-Condon因子についての情報を含む他の分光データ(S_1-S_0蛍光励起スペクトルやS_1状態過渡ラマンスペクトル)を参考にしてビート信号強度を見積もった結果、観測されたビート信号強度を定量的に説明することができた。これらの結果はすでに欧文誌に発表した。

该研究项目历时两年，旨在制造超短脉冲光源，并利用时间分辨吸收光谱阐明光激发后极短时间内发生的分子动力学。 2000财年，第二年，我们首先按照研究计划改进了超短脉冲光源。我们成功地利用现有钛蓝宝石再生放大器的输出同时激励两个光学参量放大器，并独立地生成具有可变波长的可见 10fs 脉冲。通过使用非线性晶体将这些输出之一转换为二次谐波，紫外泵和可见光探头的时间分辨吸收光谱测量成为可能。该测量的时间分辨率约为 40 fs。可以说，这种高时间分辨率以及泵浦光和探测光的独立波长可调性极大地扩展了该光谱装置的应用范围。接下来，使用该光谱仪，我们测量了当反式二苯乙烯（庚烷溶液）在640 nm和590 nm的探测波长下用紫外（320 nm）泵浦光激发时观察到的S_n←S_1吸收的时间变化。结果，我们能够在两个波长的光激发后立即观察到大约 1 皮秒的振动分量（拍频信号），该振动分量被认为反映了 S_1 状态的振动相干性。从该成分的傅里叶分析得到的振动频谱在波数200cm^-1>处显示出强峰，其对应于S_1状态下的面内弯曲振动(ν_<25>)。考虑到这种振动模式的独特强烈贡献，我们发现拍频信号的强度由 S_1←S_0 和 S_n←S_1 转变处的 Frank-Condon 因子决定。在此基础上，我们参考包括Frank-Condon因子信息在内的其他光谱数据（S_1-S_0荧光激发光谱和S_1状态瞬态拉曼光谱）估计了搏动信号强度，并且观察到的搏动信号强度能够定量解释。这些结果已经发表在欧洲期刊上。