九州シンクロトロン光研究センターの金安达夫副主任研究员(分子科学研究所客员准教授)、富山大学の彦坂泰正教授、広岛大学の加藤政博教授(分子科学研究所特任教授)らの共同研究グループは、极端紫外领域(注1)の放射光(注2)を用いて、ヘリウム原子の空间的な形状を操作することに成功しました。この操作は、数10アト秒(1アト秒は100京分の1秒)という极めて高い时间分解能で、异なる二つの电子轨道(注3)を重ね合わせる(注4)ことによって実现されました。
共同研究グループは、放射光を用いて物质の状态を操作するための技术开発に取り组んできました。アンジュレータという光源装置を二台用いて二つの放射光パルスを発生し、その时间差をアト秒の精度で制御することにより、原子内の电子を狙った轨道に选択的に迁移させることができることを最近示しました。今回、このアト秒精度の制御技术をさらに発展させ、ヘリウム原子の二つの轨道を重ね合わせて、电子云の向きや形を精密に操作することに成功しました。この手法は短波长化が容易であり、今后、齿线までもの短波长の光を用いた电子云の操作という未开拓の研究分野を切り开くことができます。そのような放射光による电子状态の操作により、物质机能の探索およびデザイン、高速动作デバイスの开発といった多様な応用に繋がるものと期待されます。
本研究成果は、米国の科学雑誌Physical Review Letters(2019年12月6日号)の掲載に先立ち、オンライン版に掲載されました。
(注1)极端紫外领域
可視光とX線の中間の波長領域。光の波長は数10 nm。
(注2)放射光
ほぼ光速の高エネルギー电子が磁场で曲げられる际に放出する电磁波。放射光は赤外线から硬Ｘ线までの広い波长范囲をカバーするため、基础研究から产业利用まで様々な分野で利用されている。
(注3)电子轨道
原子の中の一个の电子の运动状态を表す波动関数を电子轨道や原子轨道または単に轨道と呼ぶ。电子轨道は、マクロな世界における粒子の轨道运动に相当する量子力学的な运动状态を表现している。
(注4)重ね合わせ
二つの波を合成すると、波の大きさは元の波の大きさを足し合わせたものになる（重ね合わせの原理）。电子は粒子のような性质と波のような性质を併せ持つため、电子の状态も重ね合わせを使って表现出来る。
図1:&苍产蝉辫;光ペアによる轨道の重ね合わせ操作の模式図（电子云の形状は动径方向を简略化して表示）
九州シンクロトロン光研究センター 副主任研究员
(分子科学研究所 客员准教授)
金安 达夫
TEL: 0942-83-5017
E-mail：kaneyasu＊saga-ls.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)
富山大学 教授
彦坂 泰正
TEL: 076-434-7456
E-mail：hikosaka＊las.u-toyama.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)
広岛大学 教授
(分子科学研究所 特任教授)
加藤 政博
TEL: 082-424-6293
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【报道担当】
自然科学研究机构?分子科学研究所 研究力强化戦略室 広报担当
罢贰尝：0564-55-7209
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掲載日 : 2019年12月04日
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