東京大学　物性研究所極限コヒーレント光科学研究センター板谷研究室

内殻励起分子の軟X線アト秒分光の論文がPhys. Rev. Researchに掲載されました。

University of Central FloridaのZenghu Chang教授、Luca Argenti助教授らのグループと共同で、高強度赤外レーザーから発生させた数百アト秒(1アト秒=10^-18 秒)の時間幅を持つ波長3 nmの軟X線パルスを用いて、サブフェムト秒領域(1フェムト秒=10^-15 秒)の時間スケールで起こる亜酸化窒素分子内の電子ダイナミクスの観測に成功しました。実験では、三原子分子である亜酸化窒素(N₂O)分子が強い光の電場でイオン化する際に、窒素の吸収端付近の吸収スペクトルが光電場の半周期(約2.7 フェムト秒)で振動する様子が観測されました。精密な理論計算との比較により、その起源が、アト秒軟X線パルスによって生成された内核励起状態のN₂O分子が、強い赤外パルスの光電場によってトンネルイオン化するためであることを示しました。従来の高強度レーザーパルスと軟X線パルスを用いた「ポンプ・プローブ分光」では、「一方がポンプ光、他方がプローブ光」と考えることが一般的です。それに対し本実験では、軟X線アト秒パルスによって内核励起された分子が、レーザーパルスによってイオン化するという二段階の過程が、内核励起に用いられた軟X線アト秒パルスの吸収スペクトルに反映されていることを明らかにしました。本研究結果は、軟X線アト秒パルスを用いた軟X線過渡吸収分光において、きわめて短時間しか存在しない内核励起状態の電子過程を直接的に観測できることを示したものであり、軟X線アト秒パルスを用いた過渡吸収分光の新しい可能性を示したものといえます。

Nariyuki Saito, Nicolas Douguet, Hiroki Sannohe, Nobuhisa Ishii, Teruto Kanai, Yi Wu, Andrew Chew, Seunghwoi Han, Barry I. Schneider, Jeppe Olsen, Luca Argenti, Zenghu Chang, and Jiro Itatani, "Attosecond electronic dynamics of core-excited states of N₂O in the soft X-ray region", Physical Review Research 3, 043222-1-8 (2021).

[https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.043222]

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