旋律を整えた赤外レーザーで分子の結合を切断 / Molecular Bond Breaking using a Tailored Infrared Laser

背景｜振動励起による反応制御の課題
Introduction | Challenges in vibrational control of chemical reactions

分子の結合を切るほどの振動エネルギーを与えることはそう簡単ではありません。特に溶液中では、分子に与えた振動エネルギーが溶媒分子との相互作用により減衰しやすいため、分子に効率よく振動エネルギーを与えるための工夫が必要です。

It is not so easy to give enough vibrational energy to break molecular bonds. Especially in solution, the vibrational energy imparted to molecules tends to decay due to interaction with solvent molecules.

結果｜液相分子の結合を切ることに成功
Results | Successful demonstration of dissociation of liquid molecules

芦原研究室では、赤外超短パルスレーザーの電場波形を整形する技術と、光をナノメートルスケールの微小空間に集中させる技術（プラズモニクス）を駆使して、金属錯体分子の振動を強く励起し、溶液中で結合を切ることに成功しました。この実験で分子に与えた振動エネルギーは、およそ18000Kの熱エネルギーに相当し、従来の加熱によるアプローチでは到達できない大きなエネルギーを特定の分子振動に与えることに成功しています。

We have succeeded in breaking bonds in solution by strongly exciting vibrations of metal complex molecules using techniques for shaping the electric field waveform of an infrared ultrashort pulse laser and for focusing light into a nanometer-scale micro-space (plasmonics). The vibrational energy imparted to the molecules in this experiment corresponds to a thermal energy of approximately 18,000 K, successfully imparting a large energy to specific molecular vibrations that cannot be reached by the conventional approach of heating.