アト秒科学：UV励起分子における電子駆動キラルダイナミクスを捉える

キラル分子は、エナンチオ選択的光触媒反応、円偏光の検出と放出、分子スイッチなどの用途に用いられており、互いに重ね合わせることのできない鏡像という2つの幾何学的配置の形で存在する。こうしたいわゆる(R)体と(S)体のエナンチオマーは、他のキラル体と相互作用すると異なる物理的特性や化学的特性を示す。アト秒技術は、固有の電子時間スケールで分子内の電子運動をプローブしたり誘導したりもでき、それによって反応性を制御できることを考慮すると、そうした相互作用に影響を及ぼすことができる可能性がある。光励起キラル分子における電子流は、実際、エナンチオマーに敏感な分子配向を可能にすると予測されてきたが、中性分子における電子駆動されるキラルダイナミクスは、非常に短い非イオン化摂動光パルスがないため、まだ実証されていない。今回我々は、2.9 fsというかつてない時間分解能の時間分解光電子円二色性（TR-PECD）を用いて、中性キラル分子の紫外（UV）励起によって開始されるコヒーレント電子運動をマッピングした。我々は、リュードベリ状態間の電子のうなりが、数フェムト秒時間スケールのキロプティカル応答の周期的変調につながり、10 fs以内に符号反転を示すことを見いだした。計算によって、このことが検証され、光誘起キラル流と円偏光プローブパルスの組み合わせが、光イオン化後の分子配向のエナンチオ選択的フィルターを実現することも裏付けられた。我々は、今回の手法が、キラル系における超高速電子ダイナミクスのさらなる調査を可能にするとともに、エナンチオマーに敏感な電荷誘導される反応性への道筋を明らかにすると予想する。

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