초록 ▼

시간분해 실험을 주요 도구로 극고속 동역학 연구 기반을 확립함. 아토초 및 수 펨토초 펄스를 이용한 시간분해 측정 도구를 이용하여 원자, 분자, 생분자, 나노구조체에서 일어나는 극고속 전자 동역학, 핵의 동역학, 전자-전자 상관, 전자-핵 상호작용 등의 기초 동역학 지식을 축적함. 이를 바탕으로 위상과 진폭을 조절한 펄스를 생성하여 핵과 전자 파동함수를 조작하고, 나노구조 물질과 분자에서 일어나는 극고속 과정과 핵의 움직임에 의한 화학 반응을 제어하고 그 결과를 측정하였음. 독일 Max Planck Institute quantum

시간분해 실험을 주요 도구로 극고속 동역학 연구 기반을 확립함. 아토초 및 수 펨토초 펄스를 이용한 시간분해 측정 도구를 이용하여 원자, 분자, 생분자, 나노구조체에서 일어나는 극고속 전자 동역학, 핵의 동역학, 전자-전자 상관, 전자-핵 상호작용 등의 기초 동역학 지식을 축적함. 이를 바탕으로 위상과 진폭을 조절한 펄스를 생성하여 핵과 전자 파동함수를 조작하고, 나노구조 물질과 분자에서 일어나는 극고속 과정과 핵의 움직임에 의한 화학 반응을 제어하고 그 결과를 측정하였음. 독일 Max Planck Institute quantum optics 팀과의 공동 연구로 수 펨토초/아토초 펄스 광원을 개발하였음. 이 광원을 분자와 나노구조체 동역학 연구에 적용할 수 있도록 파장 가변 수 펨토초 광원, 시료 holder/sampling, 측정 챔버, 광학기기 등을 개발하고 10 펨토초 미만의 시간 분해능과 아토초 분해능을 가지는 시간분해 분광학 장치를 개발함. 이 장치를 사용하여 작은 원자 분자로부터 단백질과 나노 구조체에 이르는 거대 시스템에서 전자 동역학, 핵의 동역학, 서로의 상호작용을 측정하고 분석하여 전자-핵 양자동역학의 기초를 마련함.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

□ Purpose
Utilizing time-resolved spectroscopy at a few femtosecond and attosecond resolution as a major tool, we establish research foundation for the study of ultrafast dynamics in atoms, molecules, and nanoscopic systems. Fundamental knowledges on ultrafast electron dynamics, electron correlat

□ Purpose
Utilizing time-resolved spectroscopy at a few femtosecond and attosecond resolution as a major tool, we establish research foundation for the study of ultrafast dynamics in atoms, molecules, and nanoscopic systems. Fundamental knowledges on ultrafast electron dynamics, electron correlation, nuclear dynamics, and electron-nuclear interaction are sought. By exploiting the knowledges accumulated through these studies, we attempt to control chemical and physical processes by controlling electron and nuclear wave functions through phase and amplitude controlled ultrashort pulses and to observe their consequences.

□ contents
We have developed a few femtosecond and attosecond pulses in collaboration with the team led by Dr. Goulielmakis and Dr. Krausz at MPQ. Tunable pulses of a few femtosecond long over EUV to NIR wavelength region, sampling methods, measurement chambers, and optical setups are developed, which led to the development of time-resolved spectroscopy apparatus at <10 fs and attoseconds. By fully utilizing these apparatus, we have investigated electron dynamics, nuclear dynamics and their interactions from atoms and small molecules to proteins and nanostructures to establish the fundamentals of electron-nuclear quantum dynamics.

□ Development results
We have developed pump/probe transient absorption at 10 fs resolution covering entire EUV through NIR region, low temperature (5 K) time-resolved fluorescence (TF) having 50 fs resolution, a few femtosecond magneto-optic Kerr effect (MOKE), PHz switching, attosecond velocity map imaging (VMI), VSTA (vibrational spectrum by transient absorption) and VETF (vibrational spectrum of excited state by time-resolved fluorescence) capable of recording up to 3000 and 1500 cm^-1, respectively.
By utilizing the developed experimental apparatus, quantum mechanical calculations, quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) molecular dynamics simulation, and theoretical analyses, we have established molecular dynamics of ultrafast charge transfer in 4-(dimethylamino)benzonitrile, prodan and related molecules, excited state intramolecular proton transfer, coherent acid-base reaction, intersystem crossing in Fe/Ru complexes, and internal conversion in bodipy molecules. Distinct from traditional dynamics studies, special emphasis was on the electron-nuclear interaction and its influence on molecular dynamics. Fundamental field-matter interactions are studied. Strong field effect in Xe via absorption at EUV wavelength, ultrafast magnetization/demagnetization in Co/Pt multilayers, semimetallization in dielectrics such as LiF, near field measurement for nanospheres by attosecond streaking, surface plasmon in nanostructures by attosecond pulses, ultrafast giant magnetic cooling effect in nano-ferromagnetics, and coherent phonon control by controlling electron-lattice coupling are established.

□ Expected Contribution
The research is to observe ultrafast phenomena including electron dynamics at unprecedented time resolution through the development of relevant technologies. Improved experimental and theoretical methods will advance chemstry/physics in general and contribute to open a new field of dynamics of molecules and nanostructures. This fundamental research will also contribute to the industry by securing original technologies essential to future industry. Technologies on extreme lasers and measurement techniques will help to acquire proprietary technologies and contribute to fostering creative workforce needed for the future industry.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 목차 ... 7
• 연구내용 및 결과 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 51
• 5. 대표적 연구실적 ... 57
• 6. 연구결과의 활용계획 ... 58
• 7. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 58
• 8. 참고문헌 ... 59
• 9. 연구성과 ... 60
• 10. 연구기자재 현황 및 활용 ... 135
• 11. Final Report for GRL ... 136
• [별첨1] 대표연구실적 양식 ... 152
• [별첨2] 참여 인력 현황 ... 157
• 첨부 ... 158
• 끝페이지 ... 169