研究者データベース

水野 雄太(ミズノ ユウタ)
電子科学研究所 附属社会創造数学研究センター
助教

基本情報

所属

  • 電子科学研究所 附属社会創造数学研究センター

職名

  • 助教

学位

  • 博士(学術)(2018年04月 東京大学)

論文上での記載著者名

  • Yuta Mizuno

ホームページURL

科研費研究者番号

  • 10846348

ORCID ID

J-Global ID

プロフィール

  • 私の専門分野は,化学反応ダイナミクスと反応速度論,および化学反応ネットワーク理論です.私は,化学反応ネットワークの作成法と解析法に関するいくつかの研究プロジェクトを現在進めています.プロジェクトの詳細は以下の通りです.
    (a) 相空間幾何学と半古典力学に基づく化学反応ネットワークの観点から,複雑な非断熱化学反応ダイナミクスを理解するための理論的枠組みの開発
    (b) 相空間幾何学と第一原理分子動力学法に基づく,動力学効果を考慮した化学反応ネットワークの自動作成法の開発
    (c) イジングマシンを用いた,大規模化学反応ネットワークの解析と設計のための高速計算法の開発

研究キーワード

  • 量子アニーリング   量子コンピューティング   量子ダイナミクス   相空間幾何学   非断熱ダイナミクス   化学反応ネットワーク   理論化学   化学反応ダイナミクス   

研究分野

  • 情報通信 / 数理情報学
  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理 / 化学反応ネットワーク
  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学 / 理論化学

職歴

  • 2020年11月 - 現在 科学技術振興機構 さきがけ研究者(兼任)
  • 2019年08月 - 現在 北海道大学 大学院総合化学院 助教(兼任)
  • 2019年08月 - 現在 北海道大学 化学反応創成研究拠点 助教(兼務)
  • 2019年08月 - 現在 北海道大学 電子科学研究所 附属社会創造数学研究センター 助教
  • 2019年04月 - 2019年07月 北海道大学 化学反応創成研究拠点 博士研究員
  • 2018年05月 - 2019年03月 日本学術振興会 特別研究員PD
  • 2017年04月 - 2018年04月 日本学術振興会 特別研究員DC2

学歴

  • 2015年04月 - 2018年04月   東京大学   大学院総合文化研究科   広域科学専攻相関基礎科学系 博士課程
  • 2013年04月 - 2015年03月   東京大学   大学院総合文化研究科   広域科学専攻相関基礎科学系 修士課程
  • 2011年04月 - 2013年03月   東京大学   教養学部 後期課程   基礎科学科 数理科学分科
  • 2009年04月 - 2011年03月   東京大学   教養学部 前期課程   理科一類

所属学協会

  • 日本化学会   理論化学会   分子科学会   日本物理学会   

研究活動情報

論文

  • Yuta Mizuno, Koji Hukushima
    The Journal of Chemical Physics 149 17 174313-1 - 174313-6 AIP Publishing 2018年11月07日 [査読有り][通常論文]
  • Yuta Mizuno, Yasuki Arasaki, Kazuo Takatsuka
    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 145 18 184305-1 - 184305-11 2016年11月 [査読有り][通常論文]
     
    We propose a theoretical principle to directly monitor the bifurcation of quantum wavepackets passing through nonadiabatic regions of a molecule that is placed in intense continuous wave (CW) laser fields. This idea makes use of the phenomenon of laser-driven photon emission from molecules that can undergo nonadiabatic transitions between ionic and covalent potential energy surfaces like Li+ F- and LiF. The resultant photon emission spectra are of anomalous yet characteristic frequency and intensity, if pumped to an energy level in which the nonadiabatic region is accessible and placed in a CW laser field. The proposed method is designed to take the time-frequency spectrogram with an appropriate time-window from this photon emission to detect the time evolution of the frequency and intensity, which depends on the dynamics and location of the relevant nuclear wavepackets. This method is specifically designed for the study of dynamics in intense CW laser fields and is rather limited in scope than other techniques for femtosecond chemical dynamics in vacuum. The following characteristic features of dynamics can be mapped onto the spectrogram: (1) the period of driven vibrational motion (temporally confined vibrational states in otherwise dissociative channels, the period and other states of which dramatically vary depending on the CW driving lasers applied), (2) the existence of multiple nuclear wavepackets running individually on the field-dressed potential energy surfaces, (3) the time scale of coherent interaction between the nuclear wavepackets running on ionic and covalent electronic states after their branching (the so-called coherence time in the terminology of the theory of nonadiabatic interaction), and so on. Published by AIP Publishing.
  • Yasuki Arasaki, Yuta Mizuno, Simona Scheit, Kazuo Takatsuka
    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 144 4 044107-1 - 044107-10 2016年01月 [査読有り][通常論文]
     
    When a nonadiabatic system that has an ionic state (large dipole moment) and a covalent state (small dipole moment) is located in a strong laser field, the crossing point of the two potential energy curves is forced to oscillate due to the oscillating laser field and to meet wavepackets moving on the potential curves many times. This leads to additional transitions between the two states, and under favorable conditions, the wavepacket may be confined in a spatial region rich in nonadiabatic interaction. In this paper, taking the LiF molecule system in a continuous-wave driving field as a prototypical example, the dynamical origins of the wavepacket confinement are theoretically investigated. (C) 2016 AIP Publishing LLC.
  • Yuta Mizuno, Yasuki Arasaki, Kazuo Takatsuka
    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 144 2 024106-1 - 024106-13 2016年01月 [査読有り][通常論文]
     
    A complicated yet interesting induced photon emission can take place by a nonadiabatic intramolecular electron transfer system like LiF under an intense CW laser [Y. Arasaki, S. Scheit, and K. Takatsuka, J. Chem. Phys. 138, 161103 (2013)]. Behind this phenomena, the crossing point between two potential energy curves of covalent and ionic natures in diabatic representation is forced to oscillate, since only the ionic potential curve is shifted significantly up and down repeatedly (called the Dynamical Stark effect). The wavepacket pumped initially to the excited covalent potential curve frequently encounters such a dynamically moving crossing point and thereby undergoes very complicated dynamics including wavepacket bifurcation and deformation. Intramolecular electron transfer thus driven by the coupling between nonadiabatic state-mixing and laser fields induces irregular photon emission. Here in this report we discuss the complicated spectral features of this kind of photon emission induced by infrared laser. In the low frequency domain, the photon emission is much more involved than those of ultraviolet/visible driving fields, since many field-dressed states are created on the ionic potential, which have their own classical turning points and crossing points with the covalent counterpart. To analyze the physics behind the phenomena, we develop a perturbation theoretic approach to the Riccati equation that is transformed from coupled first-order linear differential equations with periodic coefficients, which are supposed to produce the so-called Floquet states. We give mathematical expressions for the Floquet energies, frequencies, and intensities of the photon emission spectra, and the cutoff energy of their harmonic generation. Agreement between these approximate quantities and those estimated with full quantum calculations is found to be excellent. Furthermore, the present analysis provides with notions to facilitate deeper understanding for the physical and mathematical mechanisms of the present photon emission. (C) 2016 AIP Publishing LLC.
  • Yasuki Arasaki, Yuta Mizuno, Simona Scheit, Kazuo Takatsuka
    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 141 23 234301-1 - 234301-14 2014年12月 [査読有り][通常論文]
     
    When vibrational dynamics on an ionic state (large dipole moment) is coupled to that on a neutral state (small dipole moment) such as at an avoided crossing in the alkali halide system, the population transfer between the states cause oscillation of the molecular dipole, leading to dipole emission. Such dynamics may be driven by an external field. We study how the coupled wavepacket dynamics is affected by the parameters (intensity, frequency) of the driving field with the aim of making use of the photoemission as an alternative detection scheme of femtosecond and subfemtosecond vibrational and electronic dynamics or as a characteristic optical source. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

講演・口頭発表等

その他活動・業績

受賞

  • 2017年11月 分子科学会 優秀ポスター賞
     高強度レーザー場中の非断熱ダイナミクスのネットワーク構造 
    受賞者: 水野 雄太
  • 2015年06月 理論化学研究会 優秀講演賞
     レーザー場によって駆動された非断熱ダイナミクスからの誘導輻射スペクトログラムによる核波束ダイナミクスの観測 
    受賞者: 水野 雄太

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 科学技術振興機構:戦略的創造研究推進事業 さきがけ
    研究期間 : 2020年11月 -2024年03月 
    原子・分子は粒子として振る舞う離散的存在であり、化学反応は原子間の結合が組み換わる離散的事象とみなせます。この離散性と組合せ爆発のために、化学量論的反応経路解析や確率論的速度論解析など、従来計算技術では膨大な計算量を要する問題が化学反応論には存在します。本研究では、これらの問題を量子計算によって効率的に解くための枠組みを開発し、化学反応論と量子情報処理技術の相乗的発展に貢献します。
  • 相空間幾何学に基づく動力学的反応経路図の自動作成法の開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究
    研究期間 : 2020年04月 -2024年03月 
    代表者 : 水野 雄太
     
    化学反応経路図は,反応機構の解明や反応速度・選択性の予測に不可欠な学術的基盤である.しかし,従来の反応経路図の作成法には,化学反応における分子の運動の効果を考慮していないという問題点がある.そこで本研究では,分子の運動を幾何学的観点から捉える数学的理論である相空間幾何学に基づき,分子の運動の効果も考慮した反応経路図自動作成プログラムを開発する.これにより,実在の化学反応の動力学的反応機構の系統的解明と反応速度・選択性の系統的予測のための学術的基盤の構築を目指す.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2017年04月 -2019年03月 
    代表者 : 水野 雄太

大学運営

社会貢献活動

学術貢献活動



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