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Theoretical study on isotope-selective dissociation of the lithium chloride molecule using a designed terahertz-wave field

テラヘルツ光学パルスを用いた塩化リチウム分子の同位体選択的解離に関する理論研究

市原 晃; 松岡 雷士; 黒崎 譲; 横山 啓一

Ichihara, Akira; Matsuoka, Leo; Kurosaki, Yuzuru; Yokoyama, Keiichi

塩化リチウム(LiCl)分子の同位体選択的解離過程を、量子力学計算に基づき調べた。基底振動回転状態(v=0, J=0)にある$$^7$$Li$$^{35}$$Cl及び$$^7$$Li$$^{37}$$Clに対して、スペクトル周波数を$$^7$$Li$$^{35}$$Clの回転遷移周波数に一致させた光周波数コムを照射することにより、$$^7$$Li$$^{35}$$Clだけを選択的に高回転状態に励起できた。コム照射中の分子の振動回転状態分布は、緊密結合法により求めた。コム照射後の第2パルスによるLiClの解離過程は、波束法を用いて計算した。その際、緊密結合計算で得られた振幅を波束計算の入力として使用した。解離確率は減衰関数を用いて波束を吸収させることにより見積もった。その結果、設定した光学パルスによって$$^7$$Li$$^{35}$$Clの約60%が解離した。$$^7$$Li$$^{37}$$Clの解離確率は2%未満であった。

Isotope-selective dissociation of the lithium chloride (LiCl) molecule was investigated by quantum mechanical calculations. $$^7$$Li$$^{35}$$Cl in the initial rovibrational state (v=0,J=0) was excited by an optical frequency comb whose spectral frequencies were tuned to the rotational transition frequencies of $$^7$$Li$$^{35}$$Cl. $$^7$$Li$$^{37}$$Cl was not highly excited by the comb because of the difference of the transition frequencies. The time evolution of rovibrational population was evaluated using the close-coupling method during the comb irradiation. The dissociation process in the second pulse was calculated by the wave packet method. The amplitudes of close-coupling were employed as the input of the wave packet computation. The dissociation probability was estimated by absorbing wave packet using a damping function. By the optical pulses adopted, about 60% of $$^7$$Li$$^{35}$$Cl was dissociated. The dissociation probability of $$^7$$Li$$^{37}$$Cl was less than 2%t.

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