強レーザー場誘起イオン化の理論的評価法の開発と超高速分子ダイナミクスの実時間追跡

强激光场诱导电离理论评估方法及超快分子动力学实时跟踪研究进展

基本信息

批准号：
06J05252
负责人：
菅野学
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

アキラル芳香族分子に円偏光レーザーパルスを照射してπ電子の芳香環に沿った回転を誘起できる。このときのπ電子の回転方向は円偏光レーザーの角運動量(偏光軸の回転方向)で一意に決定される。これに対し、採用第1,2年度目において、角運動量を持たない直線偏光レーザーパルスによってキラル芳香族分子のπ電子回転を実現できることを示した。このときのπ電子の回転方向は分子の空間的配置に対する直線偏光レーザーの偏光方向に依存して分子内座標系で決定される。π電子回転が分子の振動周期と同程度の数10fsほど持続すると、π電子回転と分子振動が互いに影響を及ぼし合う可能性がある。そこで、採用第3年度目において、直線偏光レーザーパルスと相互作用するキラル芳香族分子のモデル2,5-dichloropyrazine(DCP)を用いた非断熱核波束動力学シミュレーションを行った。DCPは厳密にはキラルでないが、π電子の感じるポテンシャルが環に沿った回転方向に依存するために直線偏光レーザーパルスによるπ電子回転制御が可能である。DCPは最適構造において点群C_<2h>に属し、光学許容擬縮退^1Bu励起状態を持つ。この^1Bu状態の線形結合がπ電子回転の近似的角運動量固有状態|+>と|->を与える。|+>または|->の一方を支配的に生成すればπ電子は芳香環を回転する。^1Bu状態を結合させる既約表現A_gの基準振動モードである環呼吸振動と環変形振動のモードを自由度とした2次元ポテンシャル曲面上の非断熱核波束動力学シミュレーションにより、分子振動の振幅がπ電子の回転方向に著しく依存することを明らかにした。また、この振幅の違いが断熱ポテンシャル曲面の間の非断熱遷移過程における核波束の干渉効果に起因することを示した。この結果から、フェムト秒スケールの分子振動を分光学的に観測することでアト秒スケールのπ電子の回転方向を特定できると期待される。

可以用圆极化激光脉冲辐射性芳香族分子，以诱导沿π电子的芳族环旋转。目前，π电子的旋转方向是由圆极化激光器的角动量（极化轴的旋转方向）唯一确定的。相反，在采用的第一年和第二年，表明手性芳香族分子的π电子旋转可以通过线性极化激光脉冲可以实现，而这些激光脉冲没有角动量。此时的π电子的旋转方向是在分子内坐标系中确定的，这取决于分子的空间排列线性极化激光的极化方向。如果π电子旋转持续数十个FS（类似于分子的振动周期），则π电子旋转和分子振动可能会互相影响。因此，在采用的第三年，使用与线性极化激光脉冲相互作用的手性芳族分子模型进行了非绝热的核波束动力学模拟。尽管DCP不是严格的手性，但可以通过线性极化激光脉冲控制π电子旋转控制，因为π电子的感应电势取决于沿环旋转的方向。 DCP属于最佳结构中的点云C_ <2H>，并具有光学允许的伪脱位^1BU激发态。 ^1bu状态的这种线性耦合给出了π电子旋转的近似角动量本征|+>和| - >。如果主要生成|+>或| - >，则π电子将旋转芳香环。通过模拟二维电位表面上的非必须进行的核波通量动力学，并具有环呼吸振动的参考振动模式和环形变形振动，这是结合 ^1bu状态的不可约合表达式A_G，作为自由度的 ^1bu态，这表明该旋转的旋转方向是旋转的依赖性的，这表明是相互依赖的。还表明，幅度的这种差异是由于在绝热势表面之间非绝热过渡过程中核波包的干扰作用。从这个结果可以预期，可以通过光谱尺度上的分子振动来确定π电子的旋转方向。