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原子の集団が数珠つなぎに電子を放出する! ―極紫外自由電子レーザーで誘起される新現象解明―

 東北大学多元物質科学研究所上田潔教授・福澤宏宣助教のグループ、京都大学大学院理学研究科八尾誠教授・永谷清信助教のグループ、広島大学大学院理学研究科和田真一助教、ドイツ国ハイデルベルグ大学ローレンツ・セダーバウム教授のグループ、産業技術総合研究所分析計測標準研究部門齋藤則生副研究部門長、理化学研究所放射光科学総合研究センター矢橋牧名グループディレクター等による合同研究チームは、日本初の短波長自由電子レーザー装置である、SCSS試験加速器から供給される強力な極紫外光パルスをネオン原子の集団に照射すると、多くの電子が数珠つなぎで飛び出してくる新しい現象を発見しました。
 強力な極紫外光パルスを物質に照射すると、これまでにない特異な状態を生成することが可能です。特に、物質のイオン化エネルギーよりもわずかに低い光子エネルギー(1つの光子当たりのエネルギー)を持つ極紫外光パルスを用いると、物質内の多くの電子を同時に励起することができます。このような多重励起状態は電子を放出しながら安定な状態へと緩和すると予想されますが、詳細は知られていません。本研究では、強力な極紫外光パルスを希ガスのネオン原子が多数集まったクラスターと呼ばれる原子集団に照射し、放出される電子の運動エネルギーを計測しました。得られたスペクトルを理論計算と比較して、多重励起状態にあるネオン原子クラスターから様々なエネルギーを持った電子が、これまでに知られていなかった新たな経路を経て次々に放出されることを解明しました。
 本研究の成果は、平成28年12月5日、英国の科学電子ジャーナル『Nature Communications』に掲載されました。
プレスリリース本文(PDF)

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本研究で用いた手法。実験では、電子の画像データからエネルギー分布を得た。実験で得られた電子スペクトルのピークの帰属と理論計算から、多重励起緩和機構を検証した。


 
論文情報:
“Interatomic Coulombic Decay Cascades in Multiply Excited Neon Clusters”
Nature Communications
K. Nagaya, D. Iablonskyi, N. V. Golubev, K. Matsunami, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Nishiyama, T. Sakai, T. Tachibana, S. Mondal, S. Wada, K. C. Prince, C. Callegari, C. Miron, N. Saito, M. Yabashi, Ph. V. Demekhin, L. S. Cederbaum, A. I. Kuleff, M. Yao and K. Ueda
DOI:10.1038/NCOMMS13477

関連リンク:
上田研究室(電子分子動力学研究分野)
東北大学ウェブサイト

問い合わせ先

東北大学多元物質科学研究所
教授 上田 潔 (うえだ きよし)
電話:022-217-5381
E-mail:ueda*tagen.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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