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フェムト化学は、分子（反応物）内の原子が再配列して新しい分子（生成物）を形成するという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、つまり 1フェムト秒、これが名前の由来）での化学反応を研究する物理化学の分野です。1988 年のScience誌で、アーメド・ハッサン・ゼワイルは、この用語を初めて使用した論文を発表し、「リアルタイム フェムト化学、すなわちフェムト秒の時間スケールでの化学…」と述べています。[ 1 ] その後、1999 年に、ゼワイルは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。彼は、レーザー光のフラッシュによって化学反応中に分子内の原子がどのように動くかを観察できることを示しました。[ 2 ]
生物学的研究におけるフェムト化学の応用は、ステムループRNA構造の立体構造ダイナミクスの解明にも役立ってきた。[ 3 ] [ 4 ]
多くの出版物でこの方法による化学反応の制御の可能性が議論されているが、これは依然として議論の的となっている。[ 5 ]一部の反応の段階はフェムト秒の時間スケールで起こり、時にはアト秒の時間スケールで起こり、[ 6 ]時には中間生成物を形成する。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ことによって常に推測できるとは限らない。
最も単純な手法であり、現在でも最も一般的な手法の一つは、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、時間差を可変にした2つ以上の光パルスを用いて、化学反応中に起こる過程を調べます。最初のパルス（ポンプ）は、結合を切断したり、反応物のいずれかを励起したりすることで反応を開始します。次に、2番目のパルス（プローブ）を用いて、反応開始から一定時間後の反応の進行状況を調べます。反応が進むにつれて、反応系がプローブパルスに対して示す応答が変化します。ポンプパルスとプローブパルスの間の時間差を連続的に変化させ、その応答を観測することで、研究者は反応の進行状況を時間関数として再構築することができます。
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きた。[ 7 ] 400 nmのレーザーパルスによって解離されると 、電子は140 fs後に個々の原子に完全に局在し、 160 fs後にはBr原子は6.0 Å 離れる。
アンドリュー・M・ワイナー（2009）。超高速光学。ワイリー。ISBN 978-0-471-41539-82017年11月3日にオリジナルからアーカイブされました。 2010年1月6日に取得。