ント
光吸 子 様子 電子 布 変化 可視化 こ 成功
強 場トン ン化現象 利用 こ ，様々 系 適用可能 手法 開発
化学 応 深い理解 高精 制御 新 指針獲得 寄与
研究 背景
子 様々 原子 ，原子 士 結 け 化学結合 断や生成 ＝ 化学 応 通 ，多様 変化 見 。化学結合 支配 電子 動 あ
， 子 動 回 電子 動画 撮影 ，そ 詳細 捉え こ ，化学 応 深い 理解 目指 要 。そ 一方， 子 大 さ ナ ト ， 応 数
強 場トン 現象 用い ，光吸 子 様子 可視化
古屋大学物質 学国 研究 ンタ 大学大学院理学研究 遠藤 友随 え う ゆ 博士研究員，菱川 明栄 わ あ 教授，電気通信大学量 子 学研究 ンタ 森 亨 准教授， 送大学 安池 智一 や
いけ 准教授 共 研究チ ， ワ物理工 大学 共 ，強 場 け トン 現象 利用 新 い計測法 用い，光吸 子 様子 電子 布 変化 可視化 こ 成功 。
子 電子 運動 ，化学結合 断や生成 決定 け 働 い 。こ
， 子 動 回 電子 動画 撮影 ，そ 詳細 実 間 捉え こ ，化学 応 深い理解 目指 要 ト ン 一 塚 一 。
今回研究 プ ，強い 光 照射 起こ 光 強い電場 ン 化， わ トン ン化 利用 ，一酸化窒素 子 光吸 過程 観測
。そ 結果，光吸 前後 子 電子 布 型 楕 型 大 く変
化 様子 ，生成 ン 画像 出 こ わ 。こ ，光吸
子 電子 動 可視化 初 研究成果 。
子 電子 動 化学 応 要 役割 果 ，様々 物質 合成 通 私 生活 大 関わ い 。今回 研究 用い 手法 発展さ こ
， 応途中 子 い 電子 う 動い い 撮影 こ
う ，化学 応過程 深い理解 そ 高精 制御 向け 新 指針 得 期待さ 。
本研究成果 ， 成28 4 22日発行 米国 学誌 Physical Review Letters ンラ ン版 公開さ 。
，本研究 一部 ，独立行 法人 日本学術振興会 学研究費助成金 助成 受け
行わ 。
コ 1 兆 1 程 短い 間 進行 ※1 。こ ， 応途中 電子
子 う 運動 い 捉え こ ，こ 極 困 さ 。
研究手法 成果
超高速 子 運動 電子 姿 観測 新 い コ プ 顕微鏡
開発 必要 。今回研究 プ ，強い 子 照射 起こ
トン ン化 利用 こ ，光吸 子 様子 電子 布 変化 捉
え こ 成功 。
トン ン化 子 強い電場 け ，束縛 テン 歪 壁
電子 トン 効果 ※2 透過 こ 起こ 現象 。走査型トン 顕微 鏡(STM) 実証さ い う ，トン ン化 起こ や さ 電場方向 電子 存在確率 決 ，こ 利用 子 電子 布形状 ※3 高い精 調
こ 。トン ン化 強い 場 起こ こ ，超短
用い こ ， 応追跡 必要 ト 1000 兆 1 程 極 高い 間 解能 期待 。
図1：トン ン化 概念図 子 電子 布 ン化 起こ や さ 関係 。
強 トン ン化 ン ，こ 子 基底状態 用い
検証 進 ，原子核 置 電子 布 可視化 こ 示さ
。一方 ，例え 光 応 要 役割 果 電子励起状態 こ 手法 適用
う 自明 あ 。こ ， 高い励起状態 実効的 ン化
テン 著 く い ，可視化 必要 トン 過程 け く，多光子吸 ン化 寄与 大 く こ 予想さ 。
今回研究 プ ， 10 ト 以 極 短い 間幅 強 波
長 800 nm ３次元 ン画像計測 テ 用い 実験 行い ※4 。一酸化窒素 NO 子 対象 ，紫外光 波長 226 nm 吸 前後 電子 布変化 調 こ 図 2 ，光照射前 電子 布 型，照射後 楕 型 あ こ わ 。 こ 結果 基底状態 励起状態 子軌道 ※5 基 く理論計算 予想 良い一致 示 ，極 短い間 け存在 励起 子 電子 布形状 捉え ，光吸
そ 変化 可視化 こ 成功 。こ ， トン ン化 ン
化学 応過程 け 電子 動画 撮影 手法 用 あ こ 示 成果 。
図3：光吸 電子 布形状 変化 ン画像計測 出 結果
今後 期待
今回 研究 用い 手法 ， 応 開始さ 光 波長や強 変え こ 様々 子 応過程 応用 可能 。本研究 さ 発展さ こ ， 応途中 子
い 電子 う 動い い 実 間 撮影 う ，こ 通 化
学 応 深い理解 そ 高精 コント 向け 新 指針 得 期
待さ 。
用語解
※1 ト コ ：
単 接頭辞 表 。 え ， ト 兆 ， コ
倍長い 兆 表 。
※2 トン 効果：
電子 う 微視的 粒子 ，自身 高い 壁 あ
，そ 高さ 厚さ 限 あ 壁 透過 こ 。こ トン
効果 呼ぶ。
※3 電子 布：
電子存在確率密 空間 布。ここ 特 子 標系 布 指 。原子核 置 電子 布 化学 応 要 役割 果 。
※4 ３次元 ン画像計測：
高速 置敏感型検出器 用い 生成 ン 検出 行い，検出 置 間 そ 運動 量 ３次元計測 手法。
※5 子軌道：
子 あ 一 電子 状態 表 一電子 波動関数。ここ 特 一番高い 電子 指 。こ 関数 絶対値 2乗 軌道 占 電子 存在確率密 表 。
論文情報 掲載誌：
Physical Review Letters ュ タ ，米国物理学会
論 文：
Imaging electronic excitation of NO by ultrafast laser tunneling ionization
超高速 トン ン化 NO 子 電子励起過程 ン
DOI:10.1103/PhysRevLett.116.163002 著 者：
遠藤 友随，松田 孝，伏谷 瑞穂，安池 智一，Oleg. I. Tolstikhin，森 亨，菱川 明栄
