2019年12月4日
自然科学研究機構分子科学研究所
富山大学
広島大学
九州シンクロトロン光研究センター
九州シンクロトロン光研究センターの金安達夫副主任研究員（分子科学研究所客員准教授）、富山大学の彦坂泰正教授、広島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、極端紫外領域(注１)の放射光(注2)を用いて、ヘリウム原子の空間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)という極めて高い時間分解能で、異なる二つの電子軌道(注3)を重ね合わせる(注4)ことによって実現されました。
共同研究グループは、放射光を用いて物質の状態を操作するための技術開発に取り組んできました。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、その時間差をアト秒の制度で制御することにより、原子内の電子を狙った軌道に選択的に遷移させることができることに最近示しました。今回、このアト秒制度の制御技術をさらに発展させ、ヘリウム原子の二つの軌道を重ね合わせて、電子雲の向きや形を精密に操作することに成功しました。この手法は短波長化が容易であり、今後、X線までもの短波長の光を用いた電子雲の操作という未開拓の研究分野を切り開くことができます。そのような放射光による電子状態の操作により、物質機能の探索およびデザイン、高速動作デバイスの開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(2019年12月3日付)に掲載されました。