Attosecond spectroscopy of solids with soft X-ray high harmonics

软 X 射线高次谐波固体阿秒光谱

• 批准号: 18J11286
• 负责人: 齋藤 成之
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11286/
• 关键词: アト秒; 軟X線; レーザー; 高次高調波; 高次高調波発生

本研究では、固体内部における、光によって誘起されたアト秒時間スケールのダイナミクスを明らかにするための、超高速軟X線吸収分光の実現を目標としてきた。2018年度は、単純な二原子分子気体(NO)をターゲットとした、光子エネルギー400 eVにおける超高速軟X線吸収分光の実証に成功した。この成果は、2019年度、雑誌論文として発表した。2019年度は、固体をターゲットとした軟X線吸収分光に着手し、二酸化チタン薄膜の光子エネルギー460 eVにおける軟X線吸収スペクトルの測定に成功した。測定された吸収スペクトルには、内殻のスピン軌道分裂に起因する微細構造が明瞭に確認できた。また、固体サンプルの一光子電子励起が可能な、波長400 nmの超短光パルスの光学系を開発した。得られた光パルスをポンプ光としたポンプ・プローブ軟X線吸収分光により、二酸化チタン薄膜の光誘起ダイナミクスを明らかにできると考えられる。また、気体をターゲットとした超高速軟X線吸収分光においても、大きな進展があった。本年度は、新たにN2Oをターゲットとした、光子エネルギー400 eVにおける超高速軟X線吸収分光を行った。二原子分子であるNOと比べ、N2Oは三原子分子であることため、より複雑な電子・原子核ダイナミクスが観測された。特に、N2O内の２つの窒素原子において、それぞれの窒素原子の周辺の領域におけるアト秒時間スケールの電子励起過程に違いがある可能性を見出した。この現象について、その起源を明らかにするために、現在第一原理計算を進めている。以上のように、本年度は、当初の目標であった固体の超高速軟X線吸収分光の成功には至らなかったが、その実現に向けて進展があっただけでなく、気体をターゲットとした実験においても成果を上げることができた。

这项研究旨在实现超快速的软X射线吸收光谱，以阐明固体内部光诱导的ATTSENT尺度动力学。在2018年，我们成功证明了在400 eV光子能量下的超快速X射线吸收光谱，以靶向简单的双原子分子气（NO）。该结果于2019年发表。2019年，我们开始了靶向固体的软X射线吸收光谱，并成功测量了二氧化钛稀薄薄膜的460 EV光子能量的软X射线吸收光谱。测得的吸收光谱清楚地表明了内壳的自旋轨道分裂引起的精细结构。此外，开发了一个波长为400 nm的超短光脉冲的光学系统，该光脉冲允许固体样品的单光子电子激发。据信，可以通过使用获得的轻脉冲作为泵光来泵送探针软X射线吸收光谱，可以揭示二氧化钛薄膜的光诱导动力学。此外，超高速度X射线吸收光谱靶向气体的进展很大。今年，以400 eV的光子能量进行N2O，进行超高速度X射线吸收光谱。与NO相比，硅藻分子是三局部分子，观察到更复杂的电子和核动力学。特别是，发现在N2O中两个氮原子中的每个氮原子周围的区域的Attoseent量表电子激发过程中可能存在差异。目前正在进行第一原理计算，以阐明这种现象的起源。如上所述，今年，我们无法实现固体超高X射线吸收光谱的最初目标，但我们不仅在实现这一目标方面取得了进步，而且我们能够在针对气体的实验中取得成果。

项目成果

高次高調波によるN2Oの窒素K端における軟X線過渡吸収分光

使用高次谐波在 N2O 的氮 K 边缘处进行软 X 射线瞬态吸收光谱

• 发表时间: 2019
• 作者: 齋藤成之;三戸宏樹;石井順久;金井輝人;Y. Wu;A. Chew;S. Han;Z. Chang;板谷治郎
• 通讯作者: 板谷治郎

Strong-field-induced Electron and Nuclear Dynamics in Nitric Oxide Probed by Attosecond Soft X-ray Absorption Spectroscopy

阿秒软 X 射线吸收光谱探测一氧化氮中的强场诱导电子和核动力学

• 发表时间: 2019
• 作者: Nariyuki Saito;Hiroki Sannohe;Nobuhisa Ishii;Teruto Kanai;Nobuhiro Kosugi;Yi Wu;Andrew Chew;Seunghwoi Han;Zenghu Chang;and Jiro Itatani
• 通讯作者: and Jiro Itatani

Waveform characterization of optical pulses by plasma luminescence of gas

气体等离子体发光的光脉冲波形表征

• 发表时间: 2018
• 作者: Nariyuki Saito;Nobuhisa Ishii;Teruto Kanai;Jiro Itatani
• 通讯作者: Jiro Itatani

Observation of selection rules for circularly polarized high harmonics from a solid

观察固体圆偏振高次谐波的选择规则

• 发表时间: 2018
• 作者: Nariyuki Saito;Peiyu Xia;Faming Lu;Nobuhisa Ishii;Teruto Kanai;Jiro Itatani
• 通讯作者: Jiro Itatani

フロリダ中央大/ケネソー州立大/NIST(米国)

佛罗里达中央大学/肯尼索州立大学/NIST（美国）