Isotope-selective dissociation of diatomic molecules by terahertz optical pulses

テラヘルツ光パルスによる二原子分子の同位体選択的解離

市原 晃 ; 松岡 雷士*; 瀬川 悦生*; 横山 啓一  

Ichihara, Akira; Matsuoka, Leo*; Segawa, Etsuo*; Yokoyama, Keiichi

二種類のテラヘルツ光学パルスを用いて二原子分子を気層中で同位体選択的に解離する方法を提案する。この方法ではまず、周波数櫛を形成するテラヘルツパルス列により分子の回転状態を同位体選択的に励起する。そして、回転励起した分子を別の高強度テラヘルツパルスにより解離する。提案した方法の有効性を示すため、塩化リチウムLiClとLiClを用いて波束法による計算機シミュレーションを実施した。その結果、基底振動回転状態のLiClの約20%を同位体選択的に解離することができた。この方法はLiCl以外の二原子分子に適用可能であり、更に、回転状態が熱分布を取る分子集団に適用可能であると期待できる。

We propose a new method for isotope-selective dissociation of diatomic molecules in the gas phase by using two kinds of terahertz-pulse fields. The first field consists of a train of pulses, which composes a frequency comb, excites the selected isotope into highly-rotationally excited state. The second intense pulse field dissociates the excited molecule by further rotational excitations. We performed wave-packet computations using the lithium chlorides LiCL and LiCl to demonstrate the applicability of our method. Nearly 20% of LiCl in the lowest rovibrational state is dissociated in the designed pulse fields, while the dissociation probability is negligible in LiCl. This method is expected to be applicable to other diatomic molecules, and to molecular ensembles whose rotational states spread in energy.