配向分子の光電子イメージング

一般に、気相の分子を対象とした通常の実験では、分子のランダムな回転運動のために、分子の形や配向効果に関する多くの情報が失われてしまいます。この平均化の問題を解決するためには、レーザー光などを活用して分子の運動を能動的にコントロールする方法と、分子を瞬間的に（回転周期よりもずっと速く）壊し、その結果生じる解離断片の放出方向から分子配向を再構築する方法があります。私たちは、光イオン化過程に後者の手法を適用し、さらに光電子の運動量を同時計測することで、空間に配向した非直線三原子分子や希ガスダイマーからの光電子角度分布を観測する事に成功しました。これにより、まるで分子の座標に乗って電子がどの方向にどの程度放出されるか（分子座標系光電子角度分布）をありありと眺めることができ、分子内で発生した光電子の波がまわりの原子により散乱・回折を受ける様子（単分子光電子回折）や内殻正孔が一つの原子に局在する様子などを実証する事に成功しています。

H₂O分子の酸素原子から発生した光電子の波が分子内の水素原子に散乱され干渉を起こした結果、水素原子側の光電子強度が相対的に強くなる様子を実験的に捉えた。

■References

1. M. Yamazaki, J. Adachi, Y. Kimura, M. Stener, P. Decleva, and A. Yagishita, “N 1s photoelectron angular distributions from fixed-in-space NO₂ molecules: Stereodynamics and symmetry considerations”
   J. Chem. Phys.133, 164301 (2010).
2. M. Yamazaki, J. Adachi, T. Teramoto, A. Yagishita, M. Stener, and P. Decleva, “3D mapping of photoemission from a single oriented H₂O molecule”
   J. Phys. B 42, 051001 (2009).
   Selected as Highlight Papers 2009 of Journal of Physics B
3. M. Yamazaki, J. Adachi, Y. Kimura, A. Yagishita, M. Stener, P. Decleva, N. Kosugi, H. Iwayama, K. Nagaya, and M. Yao, “Decay channel dependence of the photoelectron angular distributions in core-level ionization of Ne dimers”
   Phys. Rev. Lett. 101, 043004 (2008).