3-9 研究施設
電子計算機センター
青 柳 睦（助教授）
A -1)専門領域：理論化学、計算化学
A -2)研究課題
a) 高振動励起状態の理論的研究
b) 大気環境化学に関連する素反応の理論的研究 c) 分子軌道並列計算手法の開発研究
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 高振動励起状態の理論的研究：OC S の紫外光解離に関与する 3重項励起状態のポテンシャルエネルギー曲面を，状 態平均多参照配置 S C F 軌道を基底とした配置間相互作用法（MR -C I）により決定した。HC P 分子の電子基底状態 及び励起状態（1
1
A”, 21A’, 21A”）のポテンシャルエネルギー曲面と振動回転固有状態の解析を行った。非可積分
系における反交差の起源を明確に理解する目的で，簡単なモデル系について半古典的手法を用いた解析を行った。
11A” 及び 21A’ 電子励起状態のポテンシャル面に局所的並行構造を見出し，SEP 等の実験結果で未解決であった振
動回転バンドを新たに帰属した。非経験的電子状態計算によりCH3CO → CH3 + CO のポテンシャルエネルギー曲 面を解析関数に最適化し，古典ダイナミックス計算，及び R R K M 計算の結果を比較することにより，単分子解離 反応の解離速度が非統計的な挙動を示す起源を調べた。
b) 大気環境化学に関連する素反応の理論的研究：フッ化炭化水素（HF C ）またはフッ素化エーテル類と OH ラジカ ルとの反応は，フロンの地球温暖化への影響等に関与する大気化学における重要な素反応である。高精度の非経 験的分子軌道計算によりメタン系及びエタン系 HF C ，フッ素化エーテル類と OH との反応経路を決定し，変分的 遷移状態理論により反応速度定数求めた。シラン及びホスフィンの常温における自然発火のメカニズムには多く の未解決の課題が残されている。我々は非経験的分子軌道法によりシラン及びホスフィンの燃焼過程に関与する ５０以上の素反応について遷移状態の構造と活性化エネルギーを決定し，反応の経路を探索した。その結果シラ ンの反応では，酸化の２段階目で S iH2 + O2の反応経路に OS iH2O 及び OS iHOH 中間体が重要な役割を果たして いることを示した。ホスフィンの酸化反応では，PH2 + O2から高振動励起された PH2O2が生成され，環状の OPH2O を経て OPH2O に至る経路と，HPOOH を経て HPO + OH へと分解する経路が競合することを示した。
c) 分子軌道並列計算手法の開発研究:非経験的MC SC F 計算と分子動力学手法を組み合わせ，多原子分子のポテンシャ ルエネルギー曲面の情報を電子状態計算から直接取得するための新たな手法を開発し，モデル計算として，イオ ン分子反応 C + H3
+
に応用した。MC S C F エネルギー勾配を古典軌道計算の時間ステップ毎に求めることが可能と なり，共有結合の生成・解離，電子励起状態を含む多くの気相素反応過程の動力学研究に応用できるだけでなく， 並列計算手法を導入することにより，生体関連分子，金属クラスクー，固体表面反応等，従来の理論では計算が 困難な大規模系にを応用が可能となる。
B -1) 学術論文
T. SUZUKI, H. KATAYANAGI, S. NANBU and M. AOYAGI, “Nonadiabatic bending dissociation in 16 valence electron system OCS,” J. Chem. Phys. 109, 6838 (1998).
S. I. GHEYAS, T. URIS, S. HIRANO, H. WATANABE, S. IWATA, M. AOYAGI, M. NISHINO and H. OGAWA,
“Chemisorption of Deuterium on an Ultrathin Ge Film Deposited over Si(100)-2×1: Existence of a Dideuteride Phase,” Phys. Rev. B. 58, 9949-9954 (1998).
S. KONDO, K. TOKUHASHI, M. SUGIE and M. AOYAGI, “Ab Initio Study of PH2 + O2 Reaction by Gaussian-2 Theory,” J. Phys. Chem. 103, 8082 (1999).
S. KONDO, K. TOKUHASHI and M. AOYAGI, “Ab Initio Molecular Orbital Studies of Isomerization Reaction from c- OSiH2O to t-OSiHOH”, J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 469, 25-30 (1999).
T. NISHIKAWA, T. KINOSHITA, S. NANBU and M. AOYAGI, “A Theoretical Study on Structures and Vibrational Spectra of C84 Fullerene Isomers,” J. Mol. Struct. 461/462, 453 (1999).
B -4) 招待講演
M. AOYAGI and S. NANBU, “Wavepacket Studies on photo-dissociation reactions,” 218th-ACS meeting, New Orleans, August 22-26, 1999.
C ) 研究活動の課題と展望
分子の電子状態理論ポテンシャル曲面への応用および分子内ダイナミックスに関る重要な課題の一つである高振 動励起状態の問題を主な研究テーマとしている。電子状態理論の分野では今後，MC S C F 等の電子相関を記述する 既存理論と並列処理に適した分子動力学手法を組み合わせたプログラム開発を引き続き行い，生体関連分子，金 属クラスター，固体表面反応等，化学的に興味ある大規模系の動力学研究へ応用する。また，波束動力学計算と MC S C F 直接法の併用により，４原子分子以上の反応系において，基礎となるポテンシャル曲面を解析関数として 最適化することなく，電子励起状態を含む量子反応ダイナミックスの解析を行う。また反応のダイナミックスを 理解する上で非常に重要な IV R の諸問題を，これまでと同様に実現的な系の特徴を中心に考察してゆく。さらに 簡単な量子カオス系との比較を行うなど，より基本的な物理概念とも結び付けて発展させたい。
分子制御レーザー開発研究センター
佐 藤 信一郎（助教授）
A -1)専門領域：レーザー分光学、光化学
A -2)研究課題：
a) 巨大超高リュードベリ分子の緩和ダイナミクス b) ファンデルワールス錯体カチオン内の分子間相互作用
c) 位相・波形の制御された極短パルス光源の開発と化学反応制御への応用
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 気相・分子線中の分子をイオン化ポテンシャルより僅かに低エネルギー側（数 cm–1）にレーザー光励起すると，主
量子数（n）の非常に大きい（n > 100）超高リュードベリ状態を比較的安定に生成することが出来る。この状態
にある分子は非常に大きな電子軌道半径（サブµm）を持ち，巨大超高リュードベリ分子と呼ばれ，理論・実験の 両面から研究が進められている。通常，分子は電子の動きにくらべ核の動きが遅い，いわゆるボルンオッペンハ イマー近似が成り立っているが，巨大超高リュードベリ分子においては，電子の周回運動のほうが核の運動より 遅い逆ボルンオッペンハイマー近似が成り立つと予想され，通常とは全く異なる振動回転 - 電子相互作用が期待 される。これらの相互作用は分子サイズ（回転）や振動回転相互作用の大きさ等により変化すると考えれるが，簡 単な２原子分子と多原子分子（ベンゼン等）では，明らかに多原子分子において振動回転 - 電子相互作用による リュードベリ系列間遷移が顕著に起きることをみいだした。
b) 分子間力の研究手段として，超音速ジェット中に生成するクラスター分子を研究対象とすることはもはや定番と なりつつあるが，我々はＺＥＫＥ光電子分光法の特長を生かして，中性−カチオン間の分子間力の変化に着目し て研究している。中性芳香族−希ガス vdW 錯体では主たる分子間力は分散力であり，イオン化すると電荷−電荷 誘起双極子(C C ID ) 相互作用が新たに加わる。Z E K E 光電子分光法により C C ID 相互作用のエネルギーや，分子間振 動，ジオメトリー変化，立体障害の影響等について新たな知見が得られている。
c) 光解離や光異性化等の光化学反応において，光励起された波束は，個々の反応座標のポテンシャル局面によって 決まる量子準位に即した運動をする。同一波長の極短パルス光による多光子励起では，この波束の運動を反応生 成物の基底状態へむけて最適に誘導することは出来ない。最適に誘導するためには，ポテンシャルの非調和性に 即した多波長の極短パルス列を，波束の時間発展に合致したタイミングで用意しなければならない。このための 位相・波形の制御されたレーザー光源の開発を進めている段階である。即ち，チタンサファイアレーザーの出力 をグレーティングペアとコンピューター制御された液晶空間マスクにより波形加工し再生増幅により多光子励起 に充分な出力を得た後，OPG・Aにより波長変換するシステムである。
B -1) 学術論文
H. INOUE, S. SATO and K. KIMURA, “Observation of van der Waals Vibrations in Zero Kinetic energy (ZEKE) Photoelectron Spectra of Toluene-Ar van der Waals Complex,” J. Electron Spectrosc. 88-91, 125-130 (1998).
H. SHINOHARA, S. SATO and K. KIMURA, “Zero Kinetic Energy (ZEKE) Photoelectron Study of the Benzen-N2 and Fluorobenzene-N2 van der Waals Complexes,” J. Electron Spectrosc. 88-91, 131-136 (1998).
S. SATO, K. IKEDA and K. KIMURA, “ZEKE Photoelectron Spectroscopy and Ab Initio Force-Field Calculation of 1,2,4,5- Tetraflluorobenzene,” J. Electron Spectrosc. 88-91, 137-142 (1998).
T. VONDRAK, S. SATO and K. KIMURA, “Cation Vibrational Spectra of Indole and Indole-Argon van der Waals Complex. A Zero Kinetic Energy Photoelectron Study,” J. Phys. Chem. A 101, 2384-2389 (1997).
S. SATO and K. KIMURA, “One- and Two-Pulsed Field Ionization Spectra of NO. High-Lying Rydberg States near Ionization Threshold,” J. Chem. Phys. 107, 3376-3381 (1997).
H. SHINOHARA, S. SATO and K. KIMURA, “Zero Kinetic Energy (ZEKE) Photoelectron Study of Fluorobenzene-Argon van der Waals Complexes,” J. Phys. Chem. A 101, 6736-6740 (1997).
C ) 研究活動の課題と展望
フェムト・ピコ秒レーザーシステムの導入立ち上げにともない，極短パルスの波形制御技術の開発と化学反応制 御の研究に研究室の力点をおいていきたい。また巨大超高リュードベリ分子についても，これまでナノ秒レーザー とパルス電場検出の組み合わせで研究してきたが，これからはフェムト・ピコ秒レーザーと光誘起リュードベリ イオン化検出の組み合わせで，より早い時間領域でのダイナミクスに迫っていきたい。
猿 倉 信 彦（助教授）
A -1)専門領域：量子エレクトロニクス、非線形光学
A -2)研究課題
a) 遠赤外超短パルスレーザー b) 紫外波長可変固体レーザー c) 非線形光学
d) 青色半導体レーザー e) 超高速分光
f) 新真空紫外域光学窓材
A -3)研究活動の概要と主な成果
a) 遠赤外超短パルスレーザー：今までレーザーが存在していなかった遠赤外領域において，世界で初めて，強磁場 を印加した半導体から，平均出力がサブミリワットの遠赤外放射（テラヘルツ放射）を得ることに成功した。こ のテラヘルツ放射の偏光が，磁場によって大きく変化することも発見した。また，昨年度にテラヘルツ放射の実 験に用いた半導体非線形ミラーに磁場を印加することにより，テラヘルツ放射の増強を実現した。この領域は分 子物質のフォノンやエキシトンを直接励起できることができるため非常に重要であるだけでなく，工業的応用に おいてもイメージングやセンシングなどの新たなる手法となるため，世界的にも大いに注目されている。 b) 紫外波長可変固体レーザー：紫外，および深紫外波長領域において，世界で初めて全固体，かつコンパクトな 10
mJ クラスの出力を持つ波長可変紫外超短パルスレーザーを実現した。この紫外，深紫外波長領域は様々な分子物 質の分子科学の研究，特にオゾン層問題の研究や青色半導体レーザーの研究において必要不可欠と考えられる波 長領域である。
c) 非線形光学：半導体において，レーザー照射による遠赤外複素屈折率の変化を測定した。
d) 青色半導体レーザー：青色で発光する窒化ガリウム系の半導体素子において精密な分光を行い，未解明の分野で ある発光メカニズムについて様々な知見を得た。窒化ガリウム系の半導体素子は，近年，青色半導体レーザー材 料として急速に注目されてきている物質である。青色半導体レーザーにおいては，室温連続発振青紫色レーザー ダイオードの寿命が１万時間を超えて製品化が間近になっているにもかかわらずその発振機構の解明には至って おらず，原点に戻って，InGaN 系発光ダイオードの発光機構について，研究を進める予定である。
e) 超高速分光：a)で述べたような強力な遠赤外放射光を用いて，様々な分子物質の超高速過渡分光を行う。現在，化 合物半導体である InA s において，清浄表面からのテラヘルツ電磁波放射の研究を，総合研究大学院大学光先導学 科松本教授と行っており，表面とテラヘルツ電磁波に関連する多くの情報を得ている。また，神戸大学富永助教 授，千葉大学西川教授と溶液，及び期待に関する超高速遠赤外分光の実験を行っており，成果をあげている。 f) 新真空紫外域光学窓材：紫外，および深紫外波長領域におけるレーザー結晶に関するノウハウを用いて，放射光
に用いることが可能な新しい真空紫外領域の窓材の研究を課題研究として行っており，いくつかの新結晶の開発 に成功している。
B -1) 学術論文
S. IZUMIDA, S. ONO, Z. LIU, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Spectrum control of THz radiation from InAs in a magneric field by duration and frequency chirp of the excitation pulses,” Appl. Phys. Lett. 75, 451-453 (1999).
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “High-repetition-rate,high-average-power,mode-locked Ti:sapphire laser With an intracavity continuous wave-amplification scheme,” Appl. Phys. Lett. 74, 3622-3623 (1999). Z. LIU and N. SARUKURA, “All-Solid-State subnanosecond tunable ultraviolet laser sources based on Ce3+-activated fluoride crystals,” J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 8, 41-54 (1999).
S. IZUMIDA, S. ONO, Z. LIU, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Intense THz-radiation sources using semiconductors irradiated with femtosecond laser pulses in a magnetic field,” J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 8, 71-87 (1999).
K. SHIMAMURA, N. MUJILATU, K. NAKANO, S. L. BALDOCHI, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA and T. FUKUDA, “Growth and characterization of Ce-doped LiCaAlF6 single crystals,” J. Cryst. Growth 197, 896-900 (1999). T. A. LIU, K. F. HUANG, C. L. PAN, Z. LIU, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “High average power mode locked Ti:sapphire laser with intracavity continuous-wave amplifire and straind saturable Bragg reflector,” Jpn. J. Appl. Phys. 38, L1109-L1111 (1999).
H. OHTAKE, S. ONO, Z. LIU, N. SARUKURA, M. OHTA, K. WATANABE and Y. MATSUMOTO, “Enhanced THz radiation from femtosecond laser pulse irradiated InAs clean surface,” Jpn. J. Appl. Phys. 38, L1186-L1187 (1999). T. A. LIU, K. F. HUANG, C. L. PAN, Z. LIU, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “THz radiation from intracavity saturable Bragg reflector in magnetic field with self-started mode-locking by strained saturable Bragg reflector,” Jpn. J. Appl. Phys. 38, L1333-L1335 (1999).
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Direct generation of 30-mJ, 289-nm pulses from a Ce:LiCAF oscillator using Czochralski-grown large crystal,” OSA TOPS Vol. 26 Advanced Solid-State Lasers 115-117 (1999). Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “High-average power mode-locked Ti:sapphire laser with newly-invented intra-cavity cw-amplification scheme,” OSA TOPS Vol. 26 Advanced Solid-State Lasers 394-395 (1999). S. IZUMIDA, Z. LIU, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Spectrum control of coherent, short-pulse, far-infrared radiation from InAs under magnetic field irradiated with stretched femtosecond laser pulses,” OSA TOPS Vol. 26 Advanced Solid-State Lasers 402-404 (1999).
S. ONO, M. SAKAI, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, T. TSUKAMOTO, S. NISHIZAWA, A. NAKANISHI and M. YOSHIDA, “Compact THz-radiation Source Consisting of an InAS emitter, a Mode-Locked Fiber laser, and a 2-T Permanent Magnet,” OSA TOPS Vol. 28 Ultrafast Electronics and Optoelectronics 83-86 (1999).
S. ONO, T. TSUKAMOTO, H. OHTAKE, Z. LIU, N. SARUKURA, M. OHTA, K. WATANABE and Y. MATSUMOTO,
“Enhancement of the THz radiation from InAs (100) clean surface at 50K,” OSA TOPS Vol. 28 Ultrafast Electronics and Optoelectronics 87-89 (1999).
B -2) 国際会議のプロシーディングス
H. OHTAKE, S. ONO, S. IZUMIDA, Z. LIU, K. KURIHARA, N. SARUKURA, K. WATANABE and Y. MATSUMOTO,
“Significant enhancement of the THz radiation from an InAs (100) clean surface at low temperature,” Quantum Electronics and Laser Science Conference, Baltimore, May 23-28, 1999, paper QThG13.
H. OHTAKE, S. ONO, S. IZUMIDA, Z. LIU, K. KURIHARA, N. SARUKURA, S. NISHIZAWA and A. NAKANISHI,
“A compact THz-radiation source consisting a bulk semiconductor, a mode-locked fiber laser, and a 2-T permanent magnet,” Ultrafast Electronics and Optoelectronics (IEEE), Snowmass, April 14-16, 1999, paper UWA2.
K. WATANABE, H. OHTAKE, S. IZUMIDA, S. ONO, Z. LIU, K. KURIHARA, N. SARUKURA and Y. MATSUMOTO,
“Enhancement of the THz radiation from an InAs (100) clean surface at 50K,” Ultrafast Electronics and Optoelectronics (IEEE), Snowmass, April 14-16, 1999, paper UWA3.
H. OHTAKE, S. ONO, S. IZUMIDA, M. SAKAI, Z. LIU and N. SARUKURA, “Intense THz radiation from femtosecond laser pulses irradiated InAs in a strong magnetic field,” 1999 International conference on luminescence and optical spectroscopy of condensed matter, Osaka, Augast 23-27, 1999, paper PB1-41.
M. SAKAI, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, Y. MIYAZAWA, K. SHIMAMURA, S. L. BALDOCHI, K. NAKANO, N. MUJILATU and T. FUKUDA, “LiCAF crystal as a new vacuum ultraviolet optical material with transmission down to 112 nm,” 1999 International conference on luminescence and optical spectroscopy of condensed matter, Osaka, Augast 23-27, 1999, paper PB3-49.
H. OHTAKE, S. ONO, S. IZUMIDA, Z. LIU, K. KURIHARA, N. SARUKURA, K. WATANABE and Y. MATSUMOTO,
“Significant Enhancement of the THz Radiation from InAs(100) Clean Surface at Low-Temperature,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper FD4.
H. OHTAKE, S. ONO, M. SAKAI, Z. LIU and N. SARUKURA, “Intense THz radiation from InAs irradiated with femto- second laser pulses in a strong magnetic field,” 1999 IEEE seventh international conference on terahertz electronics, Nara, November 25-26, 1999, paper Th-C4.
S. ONO, H. OHTAKE, S. IZUMIDA, T. YANO, M. SAKAI, Z. LIU, Y. NAKAYAMA, T. TSUKAMOTO and N. SARUKURA, “Demonstration of newly invented Negative-mask scanning imaging scheme using THz-radiation sources,” Conference on Lasers and Electro-Optics, Baltimore, May 23-28, 1999, paper CTuK14.
S. ONO, T. TSUKAMOTO, M. SAKAI, S. IZUMIDA, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, S. NISHIZAWA, A. NAKANISHI and M. YOSHIDA, “Compact THz-radiation source consist of bulk semiconductor, a mode-locked fiber laser, and a 2T permanent magnet,” 1999 International Workshop on Femtsecond Technology, Chiba, July 13-15, 1999, paper WB- 15.
S. ONO, H. OHTAKE, S. IZUMIDA, T. YANO, M. SAKAI, Z. LIU, Y. NAKAYAMA, T. TSUKAMOTO and N. SARUKURA, “Demonstration of newly invented Negative-mask scanning imaging scheme using THz-radiation sources,” 1999 International Workshop on Femtsecond Technology, Chiba, July 13-15, 1999, paper TC-29.
S. ONO, H. OHTAKE, S. IZUMIDA, T. YANO, M. SAKAI, Z. LIU, Y. NAKAYAMA, T. TSUKAMOTO and N. SARUKURA, “Demonstration of newly invented Negative-mask scanning imaging scheme using THz-radiation sources,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper P1.61.
S. ONO, T. TSUKAMOTO, M. SAKAI, S. IZUMIDA, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, S. NISHIZAWA, A. NAKANISHI and M. YOSHIDA, “Compact THz-radiation source consisting of a bulk semiconductor, a mode-locked fiber laser, and a 2T permanent magnet,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper P1.62.
S. ONO, T. TSUKAMOTO, H. OHTAKE, S. IZUMIDA, Z. LIU and N. SARUKURA, “Saturation of the THz radiation
from femtosecond pulse irradiated InAs at high magnetic field,” OSA annual meeting, Santa Clara, September 26-30, 1999, paper ThN3.
S. ONO, T. TSUKAMOTO, M. SAKAI, S. IZUMIDA, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, S. NISHIZAWA, A. NAKANISHI and M. YOSHIDA, “Compact THz-radiation source consisting of a bulk semiconductor, a mode-locked fiber laser, and a 2T permanent magnet,” IEEE International Conference on Terahertz Electronics, Nara, November 25-26, 1999, paper P5.
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “High-repetition-rate, high-average-power mode- locked Ti:sapphire laser with newly invented intracavity cw-amplification scheme,” 1999 International Workshop on Femtsecond Technology, Chiba, July 13-15, 1999, paper WA-6.
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Spectral control of coherent, short-pulse, far-infrared radiation from InAs under magnetic field irradiated with stretched femtosecond laser pulses,” Advanced Solid-State lasers, Boston, February 1-3, 1999, paper ME13.
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Direct generation of 30-mJ, 289-nm pulses from a Ce:LiCAF oscillator using Czochralski-grown large crystal,” Advanced Solid-State lasers, Boston, February 1-3, 1999, paper TuB14.
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “High-average power mode-locked Ti:sapphire laser with newly-invented intra-cavity cw-amplification scheme,” Advanced Solid-State lasers, Boston, February 1-3, 1999, paper PD16.
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “High-Average Power Mode-Locked Ti:Sapphire Laser with Newly-Invented Intra-Cavity CW-Amplifier,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper P1.44.
Z. LIU, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Characteristics of Gain Spectra in Highly Pumped Yb:Glass for High Power Lasers,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper P1.77. Z. LIU, H. OHTAKE, S. IZUMIDA and N. SARUKURA, “All-Solid-State UV Tunable Picosecond Ce3+:LiLuF4 Laser Pumped by the Fifth Harmonic of Nd:YAG Laser,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper P1.78.
Z. LIU, S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE, S. IZUMIDA and N. SARUKURA, “Czochralski-Grown Large Ce:LiCAF Crystal for Efficient UV Laser with Output up to 60-mJ,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper ThJ6.
Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, M. A. DUBINSKII, R. Y. ABDULSABIROV and S. L. KORABLEVA, “ALL- SOLID-STATE ULTRAVIOLET PULSE GENERATION FROM VARIOUS CERIUM:FLUORIDE LASERS,” Proceedings of the International Conference on LASERS '98, 422, (1999)
S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE, Z. LIU and N. SARUKURA, “Spectral control of THz-radiation from InAs in magnetic field by the excitation pulse duration and chirp,” 1999 International Workshop on Femtsecond Technology, Chiba, July 13-15, 1999, paper TC-21.
S. IZUMIDA, H. OHTAKE, S. ONO, M. SAKAI, Z. LIU and N. SARUKURA, “Saturation of Intense THz radiation from femtosecond-laser-pulse irradiated InAs in a strong magnetic field,” 1999 International Workshop on Femtsecond Technology,
Chiba, July 13-15, 1999, paper TC-22.
S. IZUMIDA, S. ONO, H. OHTAKE, Z. LIU, and N. SARUKURA, "Spectral control of THz-radiation from InAs under magnetic field by the excitation pulse duration and chirp," Conference on Lasers and Electro-Optics, Baltimore, May 23-28, 1999, paper JThA4.
S. IZUMIDA, S. ONO, Z. LIU, K. Kurihara, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Visualization of the Beam Propagation and Focusability of Short-Pulse THz Radiation,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30- September 3, 1999, paper P1.63.
M. SAKAI, Z. LIU, H. OHTAKE, N. SARUKURA, Y. SEGAWA, T. OBA, K. SHIMAMURA, S. L. BALDOCHI, K. NAKANO, N. MUJILATU and T. FUKUDA, “LiCAF crystal as a new vacuum ultraviolet optical material with transmission down to 112 nm,” Conference on Lasers and Electro-Optics, Baltimore, May 23-28, 1999, paper CThW3.
M. SAKAI, Z. LIU, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “LiCAF Crystal as a New Vacuum Ultraviolet Optical Material with Transmission down to 112 nm,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 30-September 3, 1999, paper WL4.
B -3) 総説、著書
島村清史、S . L . B A L D O C HI、Z . L IU、猿倉信彦、福田承生 , 「紫外固体レーザー用フッ化物単結晶」, レーザー 研究 27, 547-552 (1999).
大竹秀幸、猿倉信彦 , 「高強度テラヘルツ電磁波の発生法」, 応用物理 68, 1394-1395 (1999).
B -4) 招待講演
N. SARUKURA, H. OHTAKE, Z. LIU, S. IZUMIDA and S. ONO, “Highly Efficient Generation of THz Radiation in Semiconductors under Magnetic Field,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 1999. K. SHIMAMURA, S. L. BALDOCHI, T. FUKUDA, H. OHTAKE and N. SARUKURA, “Growth of New Fluoride Single Crystals for the Superior UV and IR Lasers,” The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics, Seoul, August 1999. N. SARUKURA, H. OHTAKE, S. ONO,M. SAKAI and Z. LIU, “Saturation of THz-radiation from femtosecond-laser irradiated InAs in a high magnetic field,” UPS, October 1999.
N. SARUKURA, Z. LIU, K. SHIMAMURA and T. FUKUDA, “High Pulse Energy from Ce:LiCAF Laser as Potential Terawatt UV Ultrashort Pulse Laser System,” Xiangshan Science Conference '99, November 1999.
N. SARUKURA, “Enhanced THz-Radiation from InAs in a Magnetic Field and Its Spectrum Control,” Lasers '99, December 1999.
猿倉信彦 , 「強磁場下での超短パルスレーザー励起半導体からの T Hz 電磁波の飽和現象」, テラフォトニクス研 究会 , 1999 年 9 月 .
猿倉信彦 , 「新紫外波長可変固体レーザーの開発」, 応用物理学会春季シンポジウム , 1999 年 3 月 . 猿倉信彦 , 「新紫外波長可変固体レーザーの開発」, 照明学会シンポジウム , 1999 年 10 月 .
B -5) 受賞、表彰
猿倉信彦 , 電気学会論文発表賞(1994).
猿倉信彦 , レーザー研究論文賞(1998). 和泉田真司 , 大幸財団学芸奨励生(1998). 劉 振林 , レーザー学会優秀論文発表賞(1998).
B -6) 学会および社会的活動 学会の組織委員
F S T '99 実行委員会(1998-1999).
Ultrafast Phenomena プログラム委員(1997-).
GORDON CONFERENCE '99 INTERNATIONAL COMMITTEE (1998-1999).
応用物理学会プログラム委員(1997-). 電気学会光量子デバイス技術委員(1998-). レーザー学会年次大会実行委員(1998-). レーザー学会中部支部組織委員(1998-).
A dvanced S olid S tate L asers プログラム委員(1999-). 学術雑誌編集委員
「レーザー研究」編集委員(1997-).
「応用物理」編集委員(1999-).
「ＪＪＡＰ」編集委員(1999-).
B -7) 他大学での講義、客員
東京大学物性研究所客員助教授 , 1998 年 4 月− 9 月 . 宮崎大学工学部非常勤講師 , 1998 年 10 月− 1999 年 3 月 . 理化学研究所非常勤フロンティア研究員 , 1996 年 4 月− .
工業技術院電子技術総合研究所非常勤研究員 , 1994 年 4 月− 1995 年 3 月 , 1998 年 7 月− 9 月 . 財団法人神奈川科学技術アカデミー非常勤研究員 , 1998 年 5 月− .
C ) 研究活動の課題と展望
遠赤外超短パルスレーザーにおいては，その実用という点において，ミリワット級のアベレージパワーを持つテ ラヘルツ放射光源の開発が課題となる。現在，我々のグループでは，強磁場印加すのもとで，平均出力でサブミ リワット級のテラヘルツ電磁波光源の開発に成功している。この光源を用いて，今まで非常に難しいとされてい たテラヘルツ領域の時間分解分光も容易に行っており，様々な興味深い現象を発見してきているため，光による 物性制御などの実現が現実味を帯びてきている。また，新たなテラヘルツ光源として，有機物結晶や磁性半導体 にも探索の範囲を広げる方針である。
深紫外波長可変全固体レーザーにおいては大出力化と短波長化が当面の課題である。大出力化は励起配置や増幅 光学系に特殊構造をもたせることによって大きな進歩が見込まれ，短波長化は新たなるレーザー結晶を用いるこ とにより具現化できる。現在，ロシア，東北大学との共同研究による C e:L iC A F 結晶を用いて，大出力紫外レー ザーの開発を行っている。この共同研究により，200 nm より短波長での大出力深紫外波長可変全固体レーザーの 実用化は，比較的早期に達成し得ると考えられている。
平 等 拓 範（助教授）
A -1)専門領域：量子エレクトロニクス、光エレクトロニクス、レーザー物理、非線形光学
A -2)研究課題：
a) 半導体レーザー励起マイクロチップ固体レーザーの開発研究 b) 新型固体レーザー材料の開発研究
c) 新しい非線形光学波長変換素子と応用の開発研究
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) ９０年代に入り，Y b:Y A G は，レーザー励起により高性能なレーザーとなり得ることが発見された。以来，我々は 先導的な研究を行ってきた。Y b:Y A G は高出力，高効率発振が可能と言われながらも準四準位レーザーであるた め，励起状態に敏感であり，高密度励起が実現されない場合は，発振効率が大きく損なわれる欠点を有する。全 固体レーザーの励起光源として注目される半導体レーザーは，ビーム品質が劣悪であるため，その高密度励起光 学系の設計が困難であったが，モード品質を示す量として導入されつつあるM2因子を利用することにより半導体 レーザー励起固体レーザーの最適化に成功した。現在，長さ400 µm の Y b:Y A G マイクロチップ結晶から，常温 で，スロープ効率 60%，C W で 3W の出力を確認している。また，最近，アップコンバージョン損失が無いこと を利用し上記構成で 85 nm と蛍光幅の９倍にも及ぶ広帯域波長可変動作を実現した。このことは，高平均出力の 超短パルスレーザーとしての可能性を示唆するものと考えている。
b) 日本に伝統的なセラミックスの持つフレキシブルな材料設計の可能性を利用した新型固体レーザー材料について 開発研究を行っている。Y A G 単結晶では不可能であった，4at.% 以上の Nd 高濃度添加 Y A G セラミックスを開発 した。さらにマイクロチップレーザーに適用し，従来の Nd:Y A G 単結晶の４倍の出力を得ることに成功した。一 方，固体レーザーの励起に伴う発熱は，材料の機械的な歪みを引き起こし，破壊に至るばかりでなく，それ以前 に熱複屈効果や熱レンズ効果によるビーム品質の劣化や出力低下が生ずるためレーザー出力を制限してきた。最 近，熱効果を緩和できる複合材料によるレーザーの高性能化を Y b:Y A G や E r:ガラスレーザーにおいて実証してき たが，光学接着剤を用いていたため制約があった。今回は，セラミックスのフレキシブルな特性を用いることに より原子レベルでの材料の複合化に成功した。今後，この新材料の特性を詳細に調べレーザー共振器に適用する 予定である。
c) 現在，開発した共振器内部 S HG 型 Y b:Y A G マイクロチップレーザーにおいて，500 mW 級の単一周波数青緑色光 を得ている。さらに，同調素子を挿入することで，515.25 ∼ 537.65nm と 22.4nm（24.4 T Hz）にわたる広帯域の波 長可変特性も確認した。この応用として，F e:L iNbO3結晶のフォトリフラクティブ効果を用いた全固体型光メモリ 方式を検討し，波長多重記録に始めて成功した。同一空間への多重記録が可能な波長多重型ホログラフィック体 積メモリは，次世代の超高密度光メモリとして，注目されている。また，上記手法では，結晶の複屈折位相整合
（B PM）法による非線形波長変換を試みたが，これには幾つかの致命的な制限がある。近年開発された擬似位相整 合（QPM）法では，位相整合条件を光リソグラフィによるディジタルパターンで設計できるため高機能，多機能 な非線形波長変換が可能となる。しかしながら，従来の L iNbO3におけるプロセスでは分極を反転させるための印 加高電界を深さ方向に制御することが不可能であった。現在，均一高電界を実現するための雰囲気制御と，光伝 導効果を用いた新しい制御方式を検討しており，これにより実用的な赤外域の QPM チップ作成を目指す。一方，
紫外域においては，天然に豊富に存在し，堅牢で 200nm 以下の短波長領域までの透過特性を有する水晶を用いる ことを検討している。しかし，水晶では B PM による位相整合が不可能であるだけでなく，自発分極を持たないた め電界ポーリングも不可能である。そこで，応力による擬似位相整合法を検討し，その可能性を見出した。今後 も，従来は発生が不可能または困難とされてきた紫外域や中・遠赤外域光の高効率発生や C W 発生法を目指した 新しい非線形波長変換方式を検討する予定である。
B -1) 学術論文
N. PAVEL and T. TAIRA, “Pump-beam M2 factor approximation for design of diode fiber-coupled end-pumped lasers,” Opt. Eng. 38, 11 (1999).
N. PAVEL, S. KURIMURA and T. TAIRA, “Design criteria for optimization of fiber-coupled diode longitudinally-pumped lasers using pump-beam M2 factor,” OSA TOPS on Advanced Solid-State Lasers 26, 253 (1999).
T. TAIRA, S. KURIMURA, J. SAIKAWA, A. IKESUE and K. YOSHIDA, “Highly trivalent neodymium ion doped YAG ceramic for microchip lasers,” OSA TOPS on Advanced Solid-State Lasers 26, 212 (1999).
N. PAVEL, M. FURUHATA and T. TAIRA, “High-efficiency longitudinally-pumped miniature Nd:YVO4 laser,” Opt. Laser Tech. 30, 275 (1998).
B -2)国際会議のプロシーディングス
T. TAIRA, J. SAIKAWA, A. IKESUE and K. YOSHIDA, “Highly Nd doped YAG ceramic microchip laser,” OSA Topical meeting on Advanced Solid-State Lasers '99, Boston, Massachusetts (U. S. A.), 1-3 Febrary 1999, TuB3, 220-222 (1999). N. PAVEL and T. TAIRA, “A high-efficiency TEM00 miniature Nd:YAG laser designed by pump-beam M2 factor method,” OSA Topical meeting on Advanced Solid-State Lasers '99, Boston, Massachusetts (U. S. A.), 1-3 Febrary 1999, MB13, 54-56 (1999).
T. TAIRA, A. IKESUE and K. YOSHIDA, “Performance of highly Nd3+-doped YAG ceramic microchip laser,” Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO '99, CTuK39, 136-137 (1999).
J. SAIKAWA and T. TAIRA, “Frequency-doubled tunable Yb:YAG microchip laser for holographic volume memories,” Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO '99, CWO5, 333-334 (1999).
J. SAIKAWA, S. KURIMURA, I. SHOJI and T. TAIRA, “Volume holographic memories by using tunable frequency- doubled Yb:YAG microchip laser,” CLEO/Pacific Rim '99, FK4, 1179-1180 (1999).
B -3) 総説、著書
T. TAIRA, “Yb3+-doped solid-state lasers,” Kougaku 28, 435 (1999).
池末明生、平等拓範、吉田國雄 , 「セラミックスレーザー素子の開発と発展性」, レーザー研究 27, 593 (1999). 池末明生、平等拓範、吉田國雄 , 「高性能多結晶 Y A G レーザー媒質の開発」, Materia Japan 38, 784 (1999).
B -4) 招待講演
平等拓範 , 「最近の固体レーザー研究動向」, レーザー学会研究会 , 大阪 , 1999 年 3 月 .
平等拓範 , 「A dvanced S olid-S tate L aser C onference 会議報告」, 学術振興会第 130 委員会 , 東京 , 1999 年 3 月 . 平等拓範 , 「マイクロチップ固体レーザーとその応用」, 無機材質研究所 , 東京 , 1999 年 4 月 .
平等拓範 , 「多機能計測応用を目指した小型固体レーザーの開発」, 宮崎大学 , 宮崎 , 1999 年 7 月 . 平等拓範 , 「マイクロチップレーザー」, 理化学研究所 , 仙台 , 1999 年 9 月 .
平等拓範 , 「広帯域波長可変クロマチップレーザーの展望」, 福井大学 , 福井 , 1999 年 11 月 .
B -5) 受賞、表彰
平等拓範 , 第２３回（社）レーザー学会業績賞（論文賞）(1999). 平等拓範 , 第１回（財）みやぎ科学技術振興基金研究奨励賞(1999). 栗村 直 , レーザー顕微鏡研究会優秀賞(1996).
斎川次郎 , 応用物理学会北陸支部発表奨励賞(1998).
B -6) 学会および社会的活動 学協会役員、委員
平等拓範 , レーザー学会 レーザー素子機能性向上に関する専門委員会幹事(1997-). 平等拓範 , レーザー学会 研究会委員(1999-).
平等拓範 , 電気学会 高機能全固体レーザと産業応用調査専門委員会幹事(1998-). 平等拓範 , 福井大学非常勤講師(1999-).
平等拓範 , 宮崎大学非常勤講師(1999-). 平等拓範 , 理化学研究所非常勤研究員(1999-).
平等拓範 , 米国スタンフォード大学客員研究員(1999-). 栗村 直 , 日本光学会論文抄録委員会委員(1997-1998). 栗村 直 , 応用科学会常任評議委員(1997-).
栗村 直 , 科学技術庁振興調整費自己組織化作業分科会委員(1997-). 科学研究費の研究代表者、班長等
平等拓範 , 基盤 B (2)展開研究（No. 10555016）研究代表者(1998-). 平等拓範 , 基盤 B (2)一般研究（No. 11694186）研究代表者(1999-).
C ) 研究活動の課題と展望
結晶長が 1 mm 以下のマイクロチップ固体レーザーの高出力化，高輝度化，多機能化と高性能な非線形波長変換 方式の開発により従来のレーザーでは困難であった，いわゆる特殊な波長領域を開拓する。このため新レーザー 材料の開発，新レーザー共振器の開発を行う。さらに，マイクロチップ構造に適した発振周波数の単一化，波長 可変化，短パルス化についても検討したい。この様な高輝度レーザーは多様な非線形波長変換を可能にする。そ こで，従来の波長変換法の限界を検討するとともに，これまでの複屈折性を用いた位相整合法では不可能であっ た高機能な非線形波長変換を可能とする新技術である擬似位相整合法のためのプロセス及び設計法の研究開発を 行う。
近い将来，高性能の新型マイクロチップ固体レーザーや新しい非線形波長変換チップの研究開発により，中赤外 域から紫外域にわたる多機能な応用光計測を可能とする高機能・広帯域波長可変クロマチップレーザー（C hromatic Microchip L aser S ystem; C hroma-C hip L aser）が実現できると信じている。
分子物質開発研究センター
山 下 敬 郎（助教授）
A -1)専門領域：有機化学
A -2)研究課題
a) 新しいドナーおよびアクセプター分子の合成 b)新規な有機伝導体の開発
c) 単一成分有機導体の分子設計
d)小さなバンドギャッブ有機ポリマーの開発 e) 単一分子導線の設計
f) 有機電子移動反応の研究
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 新しいドナーおよびアクセプター分子の合成：1，2，5- チアジアゾール，1，3- ジチオールなどのへテロ環を有す る新規なドナーおよびアクセプクー分子を合成した。これらの中にはへテロ原子の相互作用で特異な分子集合体 を形成するものや，一段階で二電子酸化還元を行うものがある。
b)新規な有機伝導体の開発：新しく合成したドナーおよびアクセプター分子を成分とする高伝導性の電荷移動錯体 およびイオンラジカル塩を開発した。これらの中には低温まで金属的性質を示すものがある。
c) 単一成分有機導体の分子設計：へテロ環の性質を利用して新しいドナー−π−アクセプター系分子を設計合成し， 単一成分での高い導電性やホール効果等の興味ある物性を見つけた。
d)小さなバンドギャッブ有機ポリマーの開発：非古典的なチアジアゾール環を利用することで世界最小のバンド ギャッブを持つポリマーの合成に成功した。
e) 単一分子導線の設計：低エネルギーギャップ型の分子導線の創出を目指し，主鎖構造の剛直化，絶縁化および構 造ユニットの可溶化を行っている。
f) 有機電子移動反応の研究：電子移動を経由する新しい有機反応を見つけ，ビス（1,3- ジチオール）ドナーなどの 新規物質の合成に応用した。
B -1) 学術論文
T. FUKUSHIMA, N. OKAZERI, T. MIYASHI, K. SUZUKI, Y. YAMASHITA and T. SUZUKI, “First Stable Tetracyanodiphenoquinodimethane with a Completely Planar Geometry: Preparation, X-ray Structure, and Highly Conductive Complexes of Bis[1,2,5]thiadiazolo-TCNDQ,” Tetrahedron Lett. 40, 1175-1178 (1999).
M. URUICHI, K. YAKUSHI and Y. YAMASHITA, “Spectroscopic Study of Narrow-Band Organic Metal (BEDT-ATD)2PF6- (THF) without Dimerized Structure,” J. Phys. Soc. Jpn. 68, 531-538 (1999).
S. IRIE, S. ISODA, K. KUWAMOTO, M. J. MILES, T. KOBAYASHI and Y. YAMASHITA, “Monolayer Epitaxy of a Triangular Molecule on Graphite,” J. Cryst. Growth, 198/199, 939-944 (1999).
M. B. ZAMAN, M. TOMURA and Y. YAMASHITA, “Novel Supramolecular Synthon in Crystal Engineering: Ionic Complexes of 4,4’-Bipyridine and 1,2-Bis(2-pyridyl)ethylene with 2,5-Dichloro-3,6-dihydroxy-1,4-benzoquinone,” Chem. Commun. 999-1000 (1999).
M. B. ZAMAN, M. TOMURA, Y. YAMASHITA, M. SAYADUZZAMAN and A. M. S. CHOWDHURY, “A Decamethyl- ferrocene and Chloranilic Acid Complex with Hydrogen Bonded Supramolecular Structure between CA and H2O Molecules,” Cryst. Eng. Commun. 9 (1999).
B -2) 国際会議のプロシーディングス
S. TANAKA and Y. YAMASHITA, “New Building Unit for Rigid and Coplanar Oligo-Aromatic Molecular Wires with Insulating Mantel,” Synth. Met. 101, 532-533 (1999).
K. SUZUKI, M. TOMURA and Y. YAMASHITA, “TCNQ Analogues Composed of Heterocyclic Rings,” Synth. Met. 102, 1480-1481 (1999).
H. YAMOCHI, S. NAKAMURA, G. SAITO, M. B. ZAMAN, J. TOYODA, Y. MORITA, K. NAKASUJI and Y. YAMASHITA, “Cyananilate Anion as Hydrogen Bonded Counter Ion in Conducting CT Complexes,” Synth. Met. 102, 1729 (1999).
Y. YAMASHITA, M. TOMURA, S. TANAKA and K. IMAEDA, “Novel TTF Vinylogues Affording Stable Cation Radicals,” Synth. Met. 102, 1730-1731 (1999).
M. URUICHI, K. YAKUSHI and Y. YAMASHITA, “Temperature Dependent Reflection Spectra of Metallic (BEDT-ATD)2- X(THF) (X = PF6, AsF6),” Synth. Met. 103, 2206 (1999).
B -4) 招待講演
Y. YAMASHITA, “Crystal Structure Control for Organic Conductors,” The Second SANKEN International Symposium on Chemical and Physical Perspective for Molecular Devices, Osaka (Japan), January 1999.
山下敬郎 , 「結晶構造制御を目指したπ電子系の分子設計」, 日本化学会秋季年会 , 札幌 , 1999 年 9 月 .
B -5) 受賞、表彰
山下敬郎 , 有機合成化学奨励賞(1988).
B -6) 学会および社会的活動 学協会役員、委員
日本化学会東海支部代議員(1992-1993). 有機合成化学協会東海支部幹事(1995-). 学術雑誌編集委員
J. Mater. Chem. Advisory Editorial Board (1994-).
C ) 研究活動の課題と展望
有機伝導体分野の研究の発展には，新規化合物の開発が極めて重要であるので「新規な有機伝導体の合成研究」の 課題を続行する。今までに金属的性質を示す伝導体の合成に成功しているので，今後，超伝導性を示す物質の開 発を行う。また，ドナー−アクセプター系分子でＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップの縮小により単一成分として高導 電性の実現を計る。さらに，真性導電性を目指した小さなバンドギヤツプポリマーの開発や分子エレクトニクス を目的とした分子電線や分子スイッチの開発研究を行う。
藤 井 浩（助教授）
A -1)専門領域：生物無機化学、物理化学
A -2)研究課題：
a) 金属酵素反応中間体の電子構造と反応性の研究 b) 磁気共鳴法による小分子活性化機構の研究 c) 金属酵素が作る反応場の特色と機能との関わり d) 窒素循環過程に関与する金属酵素の研究
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 生体内には，活性中心に金属イオンをもつ金属酵素と呼ばれる一群のタンパク質が存在する。生体内で金属酵素 が行う反応は，生体エネルギー合成，物質代謝，生体防御，生理活性物質の合成など多種多様である。金属酵素 が，多くの生体反応をおこなうことができるのは，金属酵素それぞれが独自の反応場を使って，その反応中間体 の電子状態，反応性を制御しているからだと考えられる。我々は，金属酵素の構造と機能との関わりを解明する ことを目指して，これまでにペルオキシダーゼやカタラーゼのヘム酵素反応中間体（C ompound I）のモデル錯体 を合成した。現在，ヘムを活性中心に持たない非ヘム酸素活性化酵素の反応中間体の特色を解明するため，その モデル錯体の合成を行っている。
b) 金属イオンに配位した小分子（酸素，窒素など）は，配位する金属イオンの種類，配位子，構造によりその反応 性を大きく変化させる。このような多様な反応性を支配する電子構造因子がなにかを解明するため，磁気共鳴法 により研究を行っている。金属イオンやそれに配位した小分子を磁気共鳴法により直接観測して，電子構造と反 応性の関わりを解明することを試みている。生体内に多く存在する銅酵素を対象として，銅一酸化炭素錯体の
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C u-NMR の測定を行った結果，極めてシャープなシグナルを観測することができた。その化学シフトは，銅イオ ンから一酸化炭素への電子の流れ込みを反映することがわかり，化学シフトから小分子の活性化を測定できるこ とを示した。現在17O-NMR を用いて，銅イオンにより活性化される酸素分子の電子状態と反応性の研究へと展開 している。また，ヘム鉄に配位するシアンイオンをプローブとした酵素の反応場の解析法の開発も行っている。 c) 金属酵素が作る反応場の特色と機能との関わりを解明するため，ヘムオキシゲナーゼを題材にして研究を行って
いる。ヘムオキシゲナーゼは，肝臓，脾臓，脳などに多く存在し，ヘムを代謝する酵素である。肝臓，脾臓の本 酵素は，胆汁色素合成に関与し，脳に存在する本酵素は情報伝達に関与していると考えられている。本酵素の研 究は，これら臓器から単離される酵素量が少なく，その構造，反応など不明な点を多く残している。最近，本酵 素は大腸菌により大量発現することができるようになり，種々の物理化学的測定が可能になった。本研究では，大 腸菌発現の可溶化酵素と化学的に合成したヘム代謝中間体を用いて本酵素による酸素の活性化およびヘムの代謝 機構の研究を行っている。酵素の活性中心近傍のアミノ酸残基をミューテーションすることにより，反応選択性 に関与する構造因子を解明することができた。
d) 我々多くの動物は，生命エネルギー合成に酸素を利用しているが，酸素の乏しいところで生育する菌類やバクテ リアなどは窒素をエネルギー合成に利用している。これらの菌類やバクテリアは，酸素の代わりに硝酸イオンを 電子受容体として利用している。硝酸イオンは，菌体内のさまざまな金属酵素により亜硝酸イオン，一酸化窒素，
亜酸化窒素と還元されて，最終的に窒素になる。これらの菌類は，この反応過程で環境破壊につながる窒素酸化 物を分解するため，環境保全の面で最近大きな注目を集めている。我々は，これら一連の酵素の中で，亜硝酸還 元酵素に焦点をあて研究を行っている。菌体から本酵素を単離する研究は古くから行われているが，不明な点が 多い。本研究では，本酵素の機能発現機構を解明する目的で，ミオグロビンという酸素貯蔵タンパク質をミュー テーションにより亜硝酸還元酵素へ機能変換することを行っている。
B -1) 学術論文
K. CZARNECKI, J. R. KINCAID and H. FUJII, “Resonance Raman Spectra of a Legitimate Model for the Ubiquitous Compound I Interediates of Oxidative Heme proteins,” J. Am. Chem. Soc. 121, 7953-7954 (1999).
C. T. MIGITA, H. FUJII, K. M. MATERA, S. TAKAHASHI, H. ZHOU and T. YOSHIDA, “Molecular oxygen oxidizes the porphyrin ring of ferric α-hydroxyheme in heme oxygenase in the absence of reducing equivalent,” Biochim. Biophys. Acta 1432, 203-213 (1999).
M. NAKAMURA, T. IKEUE, A. IKEZAKI, Y. OHGO and H. FUJII, “Electron Configuration od Ferric Ions in Low-Spin (Dicyano)(meso-tetraarylporphyrinato)iron(III) Complexes,” Inorg. Chem. 38, 3857-3862(1999).
N. NISHIMURA, M. OOI, K. SHIMADZU, H. FUJII and K. UOSAKI, “Post-assembly insertion of metal ions into thiol- derivattized porphyrin monolayers on gold,” J. Electroanal. Chem. 473, 75-84 (1999).
T. IKEUE, Y. OHOGO, A. UCHIDA, M. NAKAMURA, H. FUJII and M. YOKOYAMA, “High-Spin (meso-Tetraalkyl- porphyrinate)iron(III) Complexes As Studied by X-ray Crystallography, EPR, and Dynamic NMR Spectroscopies,” Inrog. Chem. 38, 1276-1281 (1999).
K. CZARNECKI, L. M. PRONIEWICZ, H. FUJII, D. JI, R. S. CZERNUSZEWICZ, and J. R. KINCAID, “Insensitvity of Vanadyl-Oxygen bond Strengths to Radical Type (2A1u vs 2A2u) in Vanadyl Porphyrin Cation Radicals,” Inorg. Chem. 38, 1543-1547 (1999).
B -2) 国際会議のプロシーディングス
H. FUJII, “13C-NMR study of cyanide complexes of iron porphyrins and hemoproteins,” J. Inorg. Biochem. 74, 132 (1999).
B -4) 招待講演
藤井 浩 , 「多核ＮＭＲによる生体内金属酵素の構造と機能の研究」, ＭＲサイエンス９９ , 理化学研究所 , 和光 , 1999 年 12 月 .
C ) 研究活動の課題と展望
これまで生体内の金属酵素の構造と機能の関わりを，酵素反応中間体の電子構造から研究したきた。金属酵素の 機能をより深く理解するためには，反応中間体の電子状態だけでなく，それを取り囲むタンパク質の反応場の機 能を解明することも重要であると考える。これまでの基礎研究で取得した知見や手法を活用し，酵素タンパクの つくる反応場の特質と反応性の関係を解明していきたいと考える。さらにこれらの研究成果を基礎に，遺伝子組 み替えによるアミノ酸置換の手法を用いて，金属酵素の機能変換および新規金属酵素の開発を行いたい。
永 田 央（助教授）
A -1)専門領域：有機化学、錯体化学
A -2)研究課題：
a) 金属錯体およびポルフィリンを用いた光合成モデル化合物の合成 b) 光励起電子移動を利用した触媒反応の開発
c) 高効率電子移動触媒を指向した新規金属錯体の開発
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) コバルト(III) 錯体とポルフィリンが配位結合を介してつながった化合物を合成した。この化合物は溶液中光照射す ると容易に配位結合が切断され，溶媒（アセトニトリル）が配位したコバルト(III)錯体とポルフィリンの混合物と なる。暗所ではこの反応は極めて遅いため，ポルフィリンからコバルト(III)錯体への分子内光励起電子移動が配位 子交換を促進していることが示唆された。実際，この化合物においてはコバルト錯体の影響によってポルフィリ ンの蛍光が定常状態で１０％ほどまで消光されており，電気化学測定の結果と合わせると励起一重項状態から電子 移動が起こっている可能性は高い。この系は原始的ながら「光励起電子移動によって生成した活性金属中心の反 応」を実現しており，今後より有用な触媒反応への展開の足掛かりになると考えている。
b) 光励起電子移動を利用して，ポルフィリンを触媒として用いる合成反応を開発した。触媒量のポルフィリンの存 在下で，キノンと電子ドナー・シリル化試剤の混合物を光照射するとキノンの還元的シリル化が進行する。照射 光の波長依存性を調べたところ，500 nm 以下の短波長領域ではキノンの励起状態も反応に関与するが，それ以上 の長波長領域ではポルフィリンの励起状態のみから反応が進行していることがわかった。生体内などの電子伝達 系では電子移動と共役してプロトン移動が起こるが，本反応では無水溶媒中でシリル基を「fancy proton」として 働かせて電子移動と共役させている。
c) ターピリジンとカテコールを分子内で結んだ配位子とその金属錯体を合成し，構造と反応性について調べた。ター ピリジン・カテコール・金属の３元錯体はルテニウムについて詳細に調べられているが，配位子交換が容易に起 こる第一遷移金属でこのような混合配位子錯体を合成することは一般に困難である。本研究では，同一分子内に ターピリジンとカテコールを持つ配位子を利用することで３元錯体を安定化することを試みた。コバルト・鉄・マ ンガンについて１：１の錯体が高い錯形成定数で生成していることが E S I-MS により明らかとなった。コバルト (III) の錯体については単離およびＸ線構造解析に成功し，ターピリジンとカテコールを結ぶメチレン鎖長の違いは 金属周りの構造にはあまり影響を及ぼさないことを示した。また，電気化学的挙動についても調べ，コバルト(II) への還元に伴って６番目の配位子（この場合は１−メチルイミダゾールを用いた）の交換と錯体の構造変化が同 時に起こっていることを示した。
B -6) 学会および社会的活動 学協会役員、委員
日本化学会東海支部代議員(1999-).
C ) 研究活動の課題と展望
生体内で多くの反応がワンポットで同時進行しているのは，生体系の空間的・時間的な不均一性によるところが 大きい。これまでいわゆる「光合成モデル系の構築」として化学の立場からアプローチされてきた研究は，こと 光励起電子移動に関する限りこの不均一性を分子レベルで模倣することに主眼をおいてきたように感じられる。し かしながら，触媒反応の開発というセンスでアプローチしてみると，完全な均一系でもうまく条件を選べば多数 の同時進行する反応を手なずけることが可能である，ということがわかってきた。この上に空間的不均一性をう まく導入できれば，より複雑な反応系を設計することができるであろうと考えている。このときもまた，さまざ まな不均一系触媒反応のノウハウが参考にできるに違いない。こういったアプローチを進めていくことで，化学 と生物の間の大きなギャップを少しでも埋めて，新しい「生体関連化学」を打ち立てていきたい。
鈴 木 敏 泰（助教授）
A -1)専門領域：有機合成化学
A -2)研究課題：
a) アモルファス性有機電子輸送材料の開発 b) テルル原子を含有した新規有機伝導体の開発
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 有機エレクトロルミネッセンス素子は次世代のフラットディスプレーとして注目されているが，これを構成する 電子輸送材料は選択の余地がないほどに少ない。このため我々は全フッ素置換されたフェニレンデンドリマーを 設計し，C60F42（分子量：1518）および C132F90（分子量：3295）を臭素化反応と有機銅を使ったクロスカップリン グにより合成した。p- トリフェニレンおよび p- テトラフェニレン基を含んだ２つの C60F42異性体も比較のため合 成した。これら３つの C60F42は 125-135 度でガラス転移を示し，アモルファス相が安定であることがわかった。高 真空下での昇華によりアルミニウムキノリン錯体を発光層，フッ化フェニレン化合物を電子輸送層とした有機E L 素子を作成した。すべての素子で発光が見られ，最高輝度は 24.4 Vで 2860 cd/m2であった。電気化学測定の結果 によれば，フッ化フェニレンの電子親和度が増加するとともに素子の性能が向上することがわかった。これらの 知見をもとに合成した perfluoro-p-sexyphenyl では素子の性能が劇的に改善され，最高輝度が13.7 V において12200
cd/m2に達した。
b) これまでの分子伝導体の開発では，伝導電子を発生させるために複数の分子あるいはイオン間の電荷移動現象を 用いている。したがって，金，銅，アルカリ金属等に相当する単一組成の分子性金属は未だ存在しておらず，単 一中性分子の結晶で金属状態を実現することは長い間化学者の大きな目標であった。本研究の目標は中性分子の 金属結晶の実現である。テルルはイオウやセレンに比べそのサイズが大きく，T e-T e間の強い分子間相互作用によ り，無機物と有機物の中間的な電子物性が期待される。しかしながら，テルル原子を含む有機電子ドナーはイオ ウやセレンのものに比べて少なく，テトラテルラフルバレン（T T eF ）でもこれまで数種類のものが合成されたに すぎない。今回我々は，1-B enzyl-2,5-dihydropyrrole の T T eF 誘導体の合成に成功した。このものは溶液では黄緑色 で，塩化メチレンより黒色のプレート結晶を与えた。Ｘ線構造解析によれば，分子間の T e-T e の最短距離は 3.95 Åであり，T e のファンデルワールス半径の和より小さい。また，このものは電解合成により種々のアニオンと良 質の電荷移動錯体塩を作ることがわかった。
B -1) 学術論文
T. AKASAKA, T. SUZUKI, Y. MAEDA, M. ARA, T. WAKAHARA, K. KOBAYASHI, S. NAGASE, M. KAKO, Y. NAKADAIRA, M. FUJITSUKA and O. ITO, “Photochemical Bissilylation of C60 with Disilane,” J. Org. Chem. 64, 566- 569 (1999).
B -3) 総説、著書
鈴木敏泰 , 「フラーレン類の合成−ヘテロフラーレン」,季刊 化学総説 44, 49-51 (1999). 鈴木敏泰 , 「フラーレン類の反応−構造特性と電子的性質」,季刊 化学総説 44, 79-84 (1999).
C ) 研究活動の課題と展望
次世代の有機電子材料として，｢単一分子素子｣や「ナノワイヤー」等のキーワードで表される分野に注目が集まり 始めている。S PM 技術の急速な発展により，単一分子メモリ，単一分子発光素子，単一分子ダイオード，単一分 子トランジスタなどの基礎研究が現実的なものになってきた。一個の分子に機能をもたせるためには，従来のバ ルクによる素子とは異なった分子設計が必要である。計測グループとの密接な共同研究により，この新しい分野 に合成化学者として貢献していきたい。現在行っている有機 E L 素子のための電子輸送材料開発は，単一分子素子 研究の基礎知識として役立つものと信じている。
桑 原 大 介（助手）
A -1)専門領域：核磁気共鳴
A -2)研究課題：
a) マジック角試料回転下で双極子相互作用を測定する
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 固体状態の試料をマジック角（ＭＡＳ）で回転させながらＮＭＲ測定を行うと，溶液のスペクトルのような高分解 能スペクトルが得られるが，その代償として，固体物質のミクロな情報に関する貴重な情報を与える化学シフト 異方性や磁気双極子相互作用が失われてしまう。我々は，ＭＡＳ条件下で失われた双極子相互作用を「ＭＡＳのも とで高分解能スペクトルとともに」測定する新しい手法を開発した。それを用いることにより，蛋白質中の炭素
―窒素核間距離の測定が，窒素の同位体置換を行わなくても可能となった。
B -1) 学術論文
D. KUWAHARA, T. NAKAI, J. ASHIDA and S. MIYAJIMA, “Novel satellites in a two-dimensional spin-echo NMR experiment for homonuclear dipole-coupled spins in rotating solids,” Chem. Phys. Lett. 305, 35-38 (1999).
C ) 研究活動の課題と展望
ＮＭＲの発展は次々と発表される新手法によってもたらされた。そして，今までに開発されたほとんどの手法は， スピン系のハミルトニアンを構成する２つの部分，スピンパートと空間パートのどちらかを manipulate するもの であった。我々は，その両方のパートを同時に manipulate して自分達の望むハミルトニアンを生み出すことので きる「Hybrid NMR 」の完成を究極の目標としている。
装置開発室
渡 辺 三千雄（助教授）
A -1)専門領域：装置開発
A -2)研究課題： a) 超高真空技術
b)セラミックスの精密加工技術
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 試作した超高真空摩擦試験機により約２０種類の表面処理膜について超高真空中における潤滑性能を評価した。ま た焼付の発生する過程を追跡調査した。
b)旧型機を改造し装置開発室でガラスやセラミックスの精密加工が出来るようにした。
C ) 研究活動の課題と展望
A -2)で述べた項目を逐次推進し，装置開発室の技術向上を図る。
浅 香 修 治（助手）
A -1)専門領域：量子エレクトロニス、レーザー分光
A -2)研究課題：
a) 短波長域フェムト秒フォトンエコー
b) 放射光とレーザーを組み合わせたイオン結晶の分光 c) 内殻 - 価電子帯遷移を利用した光活性物質の開発
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 紫外∼真空紫外波長域に共鳴準位のある物質においてフェムト秒領域の位相緩和時間を測定するシステムを構築 中である。
b) 放射光およびそれと同期したパルスレーザー光を同時に用い，B aF2などアルカリハライドにおいて 2 光子分光を 行った。そのための高感度測定システムの開発も行った。
c) 内殻−価電子帯輻射遷移を示すイオン結晶において光増幅作用を初めて観測した。
B -1) 学術論文
M. KAMADA, S. ASAKA, T. TSUJIBAYASHI, O. ARIMOTO, M. WATANABE, S. NAKANISHI, H. ITOH, S. HIROSE and M. ITOH, “Combination of Synchrotron Radiation and Lasers for Solid- and Surface-Researches,” J. Jpn. Soc. Synchrotron Radiat. Res. 12, 48-55 (1999).
T. TSUJIBAYASHI, M. WATANABE, O. ARIMOTO, M. ITOH, S. NAKANISHI, H. ITOH, S. ASAKA and M. KAMADA, “Resonance enhancement effect on two-photon absorption due to excitons in alkaline-earth fluorides excited with synchrotron radiation and laser light,” Phs. Rev. B 60, R8442-R8445 (1999).
V. B. MIKHAILIK, M. ITOH, S. ASAKA, Y. BOKUMOTO, J. MURAKAMI and M. KAMADA, “Amplification of impurity-associated Auger-free luminescence in mixed rubidium-caesium chloride crystals under core-level excitation with undulator radiation,” Opt. Commun. 171, 71-76 (1999).
C ) 研究活動の課題と展望
a)については真空紫外光用の Michelson型干渉計を建設中である。b)については広い意味でのポンププローブ法を 用いた新規測定手法を開発中である。c)については極端紫外光領域においてレーザー発振させうる方法を検討中 である。
極端紫外光実験施設
鎌 田 雅 夫（助教授）
A -1)専門領域：放射光科学、光物性
A -2)研究課題：
a) 固体の内殻励起状態とその減衰過程の研究
b)光誘起現象（脱離，相転移）のダイナミックスの研究 c) 半導体表面の電子状態の研究
d)放射光科学の新しい方法論の開発
A -3)研究活動の概略と主な成果
a) 固体の内殻励起状態は，輻射過程，電子放出，欠陥生成，脱離などの種々の脱励起過程を経て，エネルギーを散 逸する。これらの各過程の起こる機構やその中の物性情報などを解明する目的で研究を行っている。たとえば， オージェフリー発光における内殻励起子の役割を明らかにするために，共鳴光電子分光を行い，減衰確率を求め ることを行った。
b)結晶を光励起すると，表面から構成原子が脱離したり，結晶構造が変化したりすることがある。この光誘起の原 子移動や光誘起相転移などの現象を研究している。たとえば，イオン結晶表面を励起すると表面からアルカリ原 子が脱離する。その時間応答をレーザー誘起蛍光法で測定した結果，電子遷移誘起の過程が起こっていることが 明らかになった。また，スピンクロスオーバー錯体を光励起すると電子状態が大きく変わることが見出された。 c) 結晶表面はバルクとは異なった構造と電子状態を示し，表面に特有の物性を発現させたりする。そこで，清浄な
らびに吸着した半導体表面の電子状態を調べている。たとえば，C s や酸素を共吸着させた GaA s について光電子 分光を行い，負の電子親和力表面の形成過程を明らかにした。また，光誘起起電力の測定に成功した。
d)放射光を有効に利用するためには，新しい測定法の開発が必要である。スピン角度分解光電子分光法，レーザー 光との組み合わせ実験，時間分解測定，分光器の開発などを行っている。たとえば，放射光とレーザー光との組 み合わせにより，１光子遷移とは異なった選択則に従う２光子励起を行い，ｐ励起子のエネルギー位置を決定す ることに成功した。
B -1) 学術論文
T. TSUJIBAYASHI, M. WATANABE, O. ARIMOTO, M. ITOH, S. NAKANISHI, H. ITOH, S. ASAKA and M. KAMADA, “Resonant enhancement effect on two-photon absorption due to excitons in alkaline-earth fluorides excited with synchrotron radiation and laser light,” Phys. Rev. B 60, 8442-8445 (1999).
M. SANO, Y. SEIMIYA, Y. OHNO, T. MATSUSHIMA, S. TANAKA and M. KAMADA, “Orientation of oxygen admolecules on a stepped platinum(133) surface,” Surf. Sci. 421, 386-390 (1999).
N. SANADA, S. MOCHIZUKI, S. ICHIKAWA, N. UTSUMI, M. SHIMOMURA, G. KANEDA, A. TAKEUCHI, Y. SUZUKI, Y. FUKUDA, S. TANAKA and M. KAMADA, “The (2×4) and (2×1) structures of the clean GaP(001) surface,” Surf. Sci. 419, 120-127 (1999).
