Enhanced ionization of N molecule under the intense laser field

乙部 智仁

no journal, , 

レーザーと原子分子の相互作用とそのコントロールにおいてイオン化は最も重要な過程である。その中でも分子変形やクーロン爆発において、あるイオン間距離でのイオン化率のenhancementの理解は不可欠である。これまでさまざまな理論計算及びシミュレーションが行われてきたが、1電子系の計算がほとんどである。多電子系については数例の研究があるが実験結果を十分説明できるものではなかった。これは1電子系で考えられてきたCharge Resonance Enhanced Ionization (CREI)の理解とは異なる機構が重要である可能性を示唆している。本研究では多電子ダイナミクスの第一原理計算法の一つである時間依存密度汎関数法(TD-DFT)を用いてさまざまな核間距離におけるN分子のイオン化過程のシミュレーションを行った。その結果これまでCREIが起こるとされていた核間距離では電子間の相互作用による遮蔽効果が強く作用しイオン化率は抑制されることがわかった。またイオン化率は約2付近でピークを持ち、実験からの予測と良い一致を見せた。この核間距離付近は電子状態が分子的から原子的な振る舞いに変化する境界であり、最外殻分子軌道にある電子の束縛エネルギーと光学的励起エネルギーが最小となる。それに伴い分極率が最大になりポテンシャルバリア付近に電子が動きやすい傾向にあることがわかった。これらTD-DFTによる計算結果から多電子系におけるenhanced ionizationは電子励起と分極率が大きな要因となっていることがわかった。この結果はenhanced ionizationを既存の基底状態用プログラムで予測が可能となる可能性を示唆している。