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Soft X-ray-induced electron transfer in parallel circuit molecular condition assembled on gold nanoparticles

Research Project

Project/Area Number 20K05420
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Wada Shin-ichi  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (60304391)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords内殻励起 / 共鳴オージェ電子分光 / Core-hole clock法 / 自己組織化単分子膜(SAM) / 非接触導電性計測 / 金ナノ粒子 / パルスレーザーアブレーション / π共役 / パルスレーザーアブレーション法 / 電子移動 / 軟X線 / 接合分子
Outline of Research at the Start

軟X線を用いた内殻電子の励起によって分子内に局所的に発生した電荷は、オージェ崩壊として緩和する。申請者は、このような緩和を解析することで、有機分子の導電性を評価し得ることを見出した。そこで本研究ではこれまでの単純化した単分子膜での計測から発展させて、電極間に接合した分子デバイスをモデル化した系として、軟X線吸収部位をもつ分子で架橋した金ナノ粒子を用い、その内殻励起による共鳴オージェ電子分光計測を実施する。

Outline of Final Research Achievements

Core-electron excitation using soft X-rays can induce local charge generation at the atomic level. The relaxation of the charge to metal substrate can be measured as a change in Auger decay and ion desorption. We have found that the conductivity of organic molecules on metal surfaces can be evaluated by analyzing the reaction dynamics induced by such core-excitations. In this study, self-assembled monolayers of thiol molecules with aromatic chains and absorption sites at the ends were prepared on gold nanoparticles as a system modelling a molecular device bonded to an electrode. From the analysis of Auger electron spectroscopy and desorbed ion measurement by resonant core-excitations, information about ultrafast charge-transfer dynamics with a few femtoseconds, comparable to the core-hole lifetime, was successfully measured.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究から、内殻共鳴励起による反応ダイナミクスを解析することで、分子デバイスの電荷移動情報を数フェムト秒程度の超高速な時間領域で計測することが可能であることが分かった。次世代有機デバイス材料の導電性を非接触に光で評価する新たな手法を明らかにしたという点で、物質科学や電子工学の分野における学術的意義は高いと考える。またこのような分子レベルでの電荷移動の理解は、電子デバイスの微細化や高速化が進む中で、次世代の電子デバイス設計に貢献し得る。エネルギー効率の高い電子デバイスの開発が進む中で、本研究成果を踏まえた分子レベルの電荷輸送情報は、今後のエネルギー問題の解決にも寄与し得ると期待している。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (70 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 7 results) Presentation (58 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Time domain double slit interference of electron produced by XUV synchrotron radiation2023

    • Author(s)
      Kaneyasu T.、Hikosaka Y.、Wada S.、Fujimoto M.、Ota H.、Iwayama H.、Katoh M.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-33039-9

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    • Author(s)
      Hirato Misaki、Yokoya Akinari、Baba Yuji、Mori Seiji、Fujii Kentaro、Wada Shin-ichi、Izumi Yudai、Haga Yoshinori
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 25 Issue: 21 Pages: 14836-14847

    • DOI

      10.1039/d3cp01597a

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    • Author(s)
      Hikosaka Y.、Kaneyasu T.、Wada S.、Kohguchi H.、Ota H.、Nakamura E.、Iwayama H.、Fujimoto M.、Hosaka M.、Katoh M.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 10292-10292

    • DOI

      10.1038/s41598-023-37449-7

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    • Author(s)
      Wada Shin-Ichi、Ohta Hiroyuki、Mano Atsushi、Takashima Yoshifumi、Fujimoto Masaki、Katoh Masahiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-49825-4

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      Kumagai Yoshiaki、Motomura Koji、Wada Shin-ichi、Iablonskyi Denys、Umemoto Takayuki、Nicolas Christophe、Miron Catalin、Togashi Tadashi、Ogawa Kanade、Owada Shigeki、Tono Kensuke、Yabashi Makina、Fukuzawa Hironobu、Nagaya Kiyonobu、Ueda Kiyoshi、他8名
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 13 Issue: 4 Pages: 2176-2176

    • DOI

      10.3390/app13042176

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      Fuji Takao、Kaneyasu Tatsuo、Fujimoto Masaki、Okano Yasuaki、Salehi Elham、Hosaka Masahito、Takashima Yoshifumi、Mano Atsushi、Hikosaka Yasumasa、Wada Shin-ichi、Katoh Masahiro
    • Journal Title

      Optica

      Volume: 10 Issue: 2 Pages: 302-307

    • DOI

      10.1364/optica.477535

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    • Author(s)
      Niozu Akinobu、Fukuzawa Hironobu、Hagiya Toru、Yamamoto Akifumi、You Daehyun、Saito Shu、Ishimura Yudai、Togashi Tadashi、Owada Shigeki、Tono Kensuke、Yabashi Makina、Wada Shin-ichi、Matsuda Kazuhiro、Ueda Kiyoshi、Nagaya Kiyonobu
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 106 Issue: 4 Pages: 043116-043116

    • DOI

      10.1103/physreva.106.043116

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    • Journal Title

      Journal of Physics Communications

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 015014-015014

    • DOI

      10.1088/2399-6528/abdafa

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      Kumagai Yoshiaki、Fukuzawa Hironobu、Motomura Koji、Nagaya Kiyonobu、Wada Shin-ichi、Miron Catalin、Kukk Edwin、Santra Robin、Ueda Kiyoshi 他22人
    • Journal Title

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      Volume: 54 Issue: 4 Pages: 044001-044001

    • DOI

      10.1088/1361-6455/abd878

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      Hirato Misaki、Onizawa Misato、Baba Yuji、Haga Yoshinori、Fujii Kentaro、Wada Shin-ichi、Yokoya Akinari
    • Journal Title

      International Journal of Radiation Biology

      Volume: - Issue: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1080/09553002.2020.1800121

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      福澤宏宣、永谷清信、和田真一、河野裕彦、上田潔
    • Journal Title

      放射光

      Volume: 33 Pages: 81-86

    • NAID

      40022238823

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      Kai Kono, Shin-ichi Wada, and Tetsuji Sekitani
    • Organizer
      The 26th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] C K-edge XAFS measurements for detection of unsaturated bonds in organically bridged silica materials2022

    • Author(s)
      Shinjiro Hayakawa, Joji Oshita, Kei Oshima, Shogo Tendo, Toshinori Tsuru, and Shin-ichi Wada
    • Organizer
      The 26th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アンジュレータ放射光渦におけるヤングのダブルスリット回折カウンティング実験2021

    • Author(s)
      和田真一
    • Organizer
      大阪府立大学物性理論セミナー
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      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Photoelectron spectroscopy and quantum-chemistry calculation study of bromine-incorporated DNA and its radio-sensitization mechanism2021

    • Author(s)
      Misaki Hirato, Akinari Yokoya, Yuji Baba, Yusaku Kurokawa, Hiroshi Nakatsuji, Seiji Mori, Shin-ichi Wada, Yoshinori Haga, and Kentaro Fujii
    • Organizer
      日本放射線影響学会第64回大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 内殻分光による金ナノ粒子上の芳香族チオール分子における電荷移動ダイナミクスの解明2021

    • Author(s)
      天道尚吾、田中宏和、足立純一、和田真一
    • Organizer
      第15回分子科学討論会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] アンジュレータ放射光渦によるYoungのダブルスリット干渉カウンティング実験2021

    • Author(s)
      和田真一、太田寛之、真野篤志、藤本將輝、加藤政博
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] タンデムアンジュレータによる光電子波束干渉2021

    • Author(s)
      金安達夫、彦坂泰正、和田真一、藤本將輝、岩山洋士、加藤政博
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 光電子円二色性を示すキラル分子の探索2021

    • Author(s)
      高口博志、金安達夫、彦坂泰正、和田真一、加藤政博、藤本將輝、太田紘志、鈴木喜一
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] パルスHV型TOFを用いたHiSORでのサイト選択的イオン脱離の測定2021

    • Author(s)
      山本華文、彦坂泰正、和田 真一
    • Organizer
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 内殻励起分光法による芳香族分子被覆金ナノ粒子の研究2021

    • Author(s)
      天道尚吾、岡田悠希、和田真一
    • Organizer
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 電子軌道配向試料を利用したHiSOR BL-13での軟X線偏光度計測と評価2021

    • Author(s)
      田伏真隆、和田真一
    • Organizer
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 時分割電子分光によるレーザー誘起ナノプラズマの観測2021

    • Author(s)
      永谷清信、仁王頭明伸、萩谷透、松田和博、福澤宏宣、You Daehyun、齋藤周、石村優大、上田潔、和田真一、大和田成起、登野健介、富樫格、矢橋牧名
    • Organizer
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 軟X線光電子分光法を用いた臭素化DNA関連分子の電子状態の研究2021

    • Author(s)
      平戸未彩紀、馬場祐治、和田真一、藤井健太郎、横谷明徳
    • Organizer
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] PFハイブリッドモード用パルスセレクターを用いた内殻励起イオン脱離計測2021

    • Author(s)
      和田真一、垣内拓大、田中宏和、足立純一
    • Organizer
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] アンジュレータ放射光渦のダブルスリット回折カウンティング実験2021

    • Author(s)
      和田真一、太田寛之、真野篤志、加藤政博
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Electronic relaxation process in fluorinated aromatic monolayers studied by core-excited ion desorption2021

    • Author(s)
      Kamon Yamamoto and Shin-ichi Wada
    • Organizer
      The 25th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Soft X-ray polarization measurement and evaluation at HiSOR BL-13 using electron orbitally oriented samples2021

    • Author(s)
      Masataka Tabuse and Shin-ichi Wada
    • Organizer
      The 25th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inner shell excitation spectroscopy of gold nanoparticles coated with aromatic molecules2021

    • Author(s)
      Shogo Tendo, Yuki Okada, and Shin-ichi Wada
    • Organizer
      The 25th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 時間反転対称性の破れ探索実験のための偏極La核標的開発の現状2021

    • Author(s)
      安倍学,飯沼昌隆,池上弘樹,池田陽一,石黒亮輔,石崎貢平,石元茂,伊東佑起,井出郁央,猪野隆,岩田高広,上坂友洋,大友季哉,奥隆之,神田浩樹,北口雅暁,郡英輝,嶋達志,清水裕彦,高橋大輔,高橋義朗,立石健一郎,谷口貴紀,広田克也,藤田全基,堀田大稀,松下琢,三浦大輔,宮地義之,和田真一,他 5人
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
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  • [Presentation] 光電子円二色性のエネルギー依存性の測定2020

    • Author(s)
      高口博志、金安達夫、彦坂泰正、和田真一、加藤政博、藤本將輝、鈴木喜一
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 周波数・時間領域干渉法によるフェムト秒遅延時間の測定2020

    • Author(s)
      金安達夫,彦坂泰正,藤本将輝,岩山洋士,中村永研,和田真一,高口博志,保坂将人,加藤政博
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2020
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  • [Presentation] 周波数・時間領域干渉法によるフェムト秒遅延時間の測定2020

    • Author(s)
      金安達夫,彦坂泰正,藤本将輝,岩山洋士,中村永研,和田真一,高口博志,保坂将人,加藤政博
    • Organizer
      原子衝突学会第45回年会
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  • [Presentation] 中性子複合核共鳴吸収反応における時間反転対称性の破れの探索に向けた偏極La標的の開発2020

    • Author(s)
      井出郁央,安倍学,飯沼昌隆,池上弘樹,池田陽一,石黒亮輔,石崎貢平,石元茂,猪野隆,岩田高広,上坂友洋,大友季哉,奥隆之,神田浩樹,北口雅暁,郡英輝,嶋達志,清水裕彦,高橋大輔,高橋義朗,谷口貴紀,藤田全基,堀田大稀,松下琢,三浦大輔,宮地義之,吉川大幹,與曽井優,和田真一,和田信雄,他 NOPTREX collaboration
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
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  • [Remarks] 広島大学 分子光科学研究室 研究紹介

    • URL

      https://molphoto.hiroshima-u.ac.jp/research.html

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      2023 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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