一種根據多光子電離確定分子結構的方法研究

《一種根據多光子電離確定分子結構的方法研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由張敬濤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一種根據多光子電離確定分子結構的方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張敬濤
• 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所

項目摘要

強場超快雷射技術的發展開闢了物質分析的新途徑。強雷射場中分子的多光子電離是強場分子物理研究中一種基本而重要的非線性效應，它對分子結構非常敏感，因而反映出分子結構的信息。這使得我們可以採用一種簡單有效的方法來探測分子結構。本項目旨在開展強雷射場中分子多光子電離的理論和實驗研究，研究分子結構對多光子電離的光電子角分布及其能譜的影響，提出根據光電子的角分布和光電子能譜確定分子結構的方案，建立光電子角分布與分子價層電子分布的對應關係，並進行實驗驗證。本方案提供了觀測分子結構的簡單有效的新方法，基礎性強又富有前瞻性。

結題摘要

強場超快雷射技術的發展開闢了物質分析的新途徑。強雷射場中分子的多光子電離及其伴生的高次諧波是強場分子物理研究中基本而重要的非線性效應，它對分子結構的變化非常敏感，因而反映出分子結構的信息。這使得我們可以利用多光子電離及高次諧波生成來探測分子結構的信息。本項目通過強雷射場中分子的多光子電離及其伴生的高次諧波能譜來研究分子結構的巨觀影響，提出根據光電子角分布、光電子能譜以及高次諧波能譜確定分子結構的方法，建立這些實驗可直接觀測的物理量與分子價層電子分布的對應關係，從而提出測量分子電子分布的簡單有效的新方法。本項目取得了多項創新性研究成果，如研究了圓偏振雷射場中氫分子離子的多光子電離的光電子角分布與價電子分布的對應關係，發現從成鍵軌道電離的光電子主要沿著分子軸出射，而從反鍵軌道出射的光電子主要沿著垂直分子軸的方向出射；研究了駐波場中氫分子離子的多光子電離，展示了光電子角分布的大角度分裂現象，以及分裂的光電子角分布隨分子趨向和電子組態的變化；研究了氫分子離子的高次諧波生成，展示了分子結構導致的諧波譜的最小值現象及其隨分子間距分子趨向的移動；確定了重散射光電子滿足的標度定律，為利用重散射的光電子確定分子結構提供一個等價的比較工具，並首次提出利用多光子電離譜平台起始區的光電子角分布探測分子核庫侖勢的方案；研究了強雷射場中惰性氣體原子的諧波生成現象，首次建立了諧波譜和定態波函式的對應關係，並預言了光電子能譜也存在類似的結構；研究了強雷射場中氧氣、氮氣、二氧化碳氣體等分子的高次諧波生成的能譜，探討了不同分子軌道產生的諧波對總諧波生成的貢獻，首次展示了電離過程中分子結構導致的干涉效應對分子諧波產量的影響，並提出提取分子內層軌道信息的方法。本項目在包括Phys. Rev. Lett. 等國內外著名刊物上發表十餘篇高質量的論文，達到了預期的研究目標，完成了預定的研究內容。