《分子坐標下隧穿電離及其相關過程的研究》是依託吉林大學，由丁大軍擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：分子坐標下隧穿電離及其相關過程的研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：丁大軍
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原子分子的隧穿電離是飛秒強雷射場作用下原子分子中電子運動的最基本的物理過程，分子隧穿電離是複雜的多體量子過程，認識和控制這一過程還存在許多需要解決的問題，而隧道電離與分子空間取向的關聯是其中最有興趣的問題。這個問題的解決不可能通過現今大多數空間取向平均的觀測解決。本項目試圖在實驗上從分子坐標的角度來認識飛秒強雷射場中小分子的行為，通過基於轉動量子態選擇的分子在強雷射場中的衝擊非絕熱取向作用，實現高精度的分子空間狀態操縱，以及利用符合成像測量獲取多粒子物理量的關聯，考察在10^14-10^17 W/cm^2強度飛秒雷射下分子隧道電離及其相關的現象。研究將加深對分子體系的空間取向、強場多次電離、庫侖爆炸、解離電離等過程的認識，對強雷射場中分子的量子調控、超快分子軌道成像以及阿秒物理等產生積極影響。
結題摘要
項目研究了隧穿電離這一飛秒強雷射場中原子分子最基本物理過程。建立了分子轉動量子態選擇及其準直、取向實驗技術和方法，針對一系列典型分子實現了利用飛秒雷射場對分子進行場自由非絕熱取向及其分子取向的精確操縱和最佳控制，結合理論上發展的強場近似下量子理論數值計算和玻姆力學方法，在分子坐標下研究了飛秒強雷射場與分子相互作用的隧穿電離物理及其動力學，探索了隧穿電離及其電子性質及運動與里的堡態激發、高階閾上電離、高次諧波、阿秒脈衝產生、電離成絲等過程的關聯、物理規律，揭示了隧穿電離及其誘導過程機制和控制途徑。在利用飛秒強光場對分子轉動精確操控方面，實現了CH3X（X=I，Br，Cl）和NO等分子的場自由空間取向準直，研究了這些分子隧穿電離與分子空間取向的關聯性，發現了由於電子軌道分布、干涉及極化效應使得CH3X分子隧穿電離在雷射偏振與分子軸取向垂直方向最大，並從理論上計算模擬了這一結果，此外還發現母體離子與碎片離子對準直依賴關係呈現反相現象。在隧穿電子回撞產生的里德堡態激發方面，利用質量分辨延遲電場電離方法結合飛行時間測量技術，首次觀測到分子受挫隧穿電離現象，並發現類似於分子隧穿電離的抑制現象，O2分子受挫隧穿電離幾率被抑制，而N2分子受挫隧穿電離幾率不為抑制；理論分析表明出現這種現象來自不同分子軌道導致的隧穿電子出射角度不同。在隧穿電子與離子實重散射過程研究中，從測量的紅外強雷射脈衝作用與C2H4分子產生的重散射電子角分辨動量分布中，獲得了C2H4隧穿電子與離子實的彈性散射過程的大角度彈性微分散射截面，這一截面與通常散射理論計算結果相吻合，證實了重散射電子譜中能夠獲得分子的電子-離子大角度彈性微分散射截面數據。採用玻姆力學方案研究了原子分子高次諧波發射機制，討論了隧穿電子運動過程對諧波的影響，發現分子諧波存在由於電子隧穿分子內勢壘與另一個離子散射以及電子隧穿由雷射和分子相互作用形成的外部勢壘再返回母體離子複合兩個過程導致的雙平台結構。在理解諧波產生機制的基礎上，提出了通過控制隧穿電子軌跡產生孤立超短阿秒脈衝的雙色雷射脈衝方案。上述這些研究工作推進了從分子坐標角度認識飛秒強雷射場中分子行為及其物理圖像系統的認識，研究結果在國際學術刊物發表論文51篇，在國際會議做邀請報告4次。
