フェムト化学

フェムト化学は、分子（反応物）内の原子が再配置されて新しい分子（生成物）を形成する行為そのものを研究するために、極めて短い時間スケール（約10 −15 秒または1フェムト秒、そのためこの名前が付けられている）での化学反応を研究する物理化学の分野です。1988年のサイエンス誌で、アハメド^・ハッサン・ゼワイルは初めてこの用語を使用した記事を発表し、「リアルタイムのフェムト化学、つまりフェムト秒の時間スケールでの化学...」と述べました。^[1] その後1999年、ゼワイルは、レーザー光のフラッシュで化学反応中に分子内の原子がどのように動くかを見ることができることを示したこの分野における先駆的な研究により、ノーベル化学賞を受賞しました。^[2]

フェムト化学の生物学研究への応用は、ステムループRNA構造の立体配座ダイナミクスの解明にも役立っています。^{[3] [4]}

多くの出版物では、この方法による化学反応の制御の可能性について議論されていますが^{[説明が必要]}、これは依然として議論の余地があります。^[5]一部の反応のステップはフェムト秒の時間スケールで発生し、時にはアト秒の時間スケールで発生し、^[6]中間生成物を形成することもあります。これらの反応中間体は、開始生成物と終了生成物を観察するだけでは必ずしも推測できるとは限りません。

最も単純なアプローチであり、現在でも最も一般的な技術の 1 つは、ポンプ プローブ分光法として知られています。この方法では、時間遅延が可変の 2 つ以上の光パルスを使用して、化学反応中に発生するプロセスを調べます。最初のパルス (ポンプ) は、結合を切断するか反応物の 1 つを励起することによって反応を開始します。次に、2 番目のパルス (プローブ) を使用して、開始後一定時間経過後の反応の進行状況を調べます。反応が進行するにつれて、プローブ パルスに対する反応システムの応答が変化します。ポンプ パルスとプローブ パルス間の時間遅延を継続的にスキャンして応答を観察することで、研究者は時間の関数として反応の進行状況を再構築できます。

フェムト化学は、臭素解離の時間分解電子段階を示すために使用されています。 ^[7] 400 nmレーザーパルスで解離すると、電子は140 fs後に個々の原子に完全に局在し、160 fs後には臭素原子は6.0 Å分離されます。

• アト秒物理学（1アト秒 = 10 ⁻¹⁸秒）
• フェムトテクノロジー
• 超高速レーザー分光法
• 超短パルス
• フラッシュ光分解

アンドリュー・M・ワイナー（2009年）。超高速光学。ワイリー。ISBN 978-0-471-41539-8。

• フェムト化学：化学結合の超高速ダイナミクス、Ahmed H Zewail、World Scientific、1994年

• 超高速レーザーパルスによる原子と分子の制御と探査、博士論文