局在表面プラズモン共鳴によるキラル分子の円偏光発光特性の変調機構の解明
| Project/Area Number |
21K14495
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
服部 卓磨 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (10876965)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | STM誘起発光 / 円偏光発光 / キラリティー / キラル分子 / 走査トンネル顕微鏡 / 単分子発光 / トンネル電子誘起発光 |
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| Outline of Research at the Start |
円偏光を発光するキラル分子は、左円偏光と右円偏光の発光強度差や、発光量子収率を大きくすることが、応用へ向けて求められている。近年、キラル分子の円偏光発光特性が近接する金属ナノ構造の局在表面プラズモンで大きく変調されることがわかってきたが、未だにその詳細は未解決である。そこで、本研究では、金属ナノ構造に近接するキラル分子の円偏光発光特性を、走査トンネル顕微鏡をベースにしたトンネル電子誘起発光測定を用いて精査する。表面構造観察と円偏光発光測定を単分子スケールで併用できる利点を活かして、局在表面プラズモンによってキラル分子の円偏光発光特性が変調される機構を明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
キラル分子の円偏光発光において、左円偏光と右円偏光の発光強度差や、発光量子収率を大きくすることが応用に向けて必要不可欠である。近年、このような円偏光発光特性が、キラル分子に近接する金属ナノ構造の局在表面プラズモンで大きく変調されることがわかってきたが、未だにその詳細は未解決である。本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)をベースにしたトンネル電子誘起発光測定によって、キラル分子(キラルPTCDI分子)の円偏光発光特性を単分子レベルから精査することを目的としている。本年度は、まずSTMトンネル電子誘起発光測定におけて必要なNiAl(110)上の酸化膜の作成を行った。酸素暴露量や作成条件を系統的に変化させることで、酸化膜を表面一様に作成できる条件を見出した。次に、この酸化膜上に吸着したキラルPTCDI分子の発光特性を、単分子のPTCDI分子とクラスターのPTCDI分子という分子のサイズの違いに着目して発光特性を比較した。まず、これらの発光強度を調べると、単分子のほうが、クラスター分子の発光強度が強いことがわかった。さらに円偏光発光を調べると、左円偏光と右円偏光の強度の差についても単分子のほうが大きかった。そこで、クラスターの発光特性について、STM測定と同時にフォトンカウントを取得し、分子内での発光をより詳細に調べてみると、基板に近い分子のほうがよく発光することがわかった。分子同士での相互作用により、単分子に比べて発光強度が弱くなっていると考えらえる。以上のように、本年度は、単分子レベルでの円偏光発光特性を解明する上で重要な、クラスターサイズと円偏光発光特性の関係についての知見を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、計画通りに進行した。上述の通り、NiAl基板の酸化膜作成条を見出し、さらにキラルPTCDI分子の円偏光発光特性について測定することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まず金属ナノ構造として用いるAu島をNiAl上の酸化膜の上に作成することをめざす。そして、Au島近傍でのキラルPTCID分子の円偏光発光特性を評価することで、金属ナノ構造の局在表面プラズモンが円偏光発光特性に及ぼす影響を調べていく。まずAu島を、Auを加熱蒸着することで作成する。次に、本年度の結果より単分子のほうがキラルPTCID分子の発光強度が強いことがわかったので、まずは、単分子に着目してAu島近傍での円偏光発光特性を調べる。特に金属ナノ構造からの距離と分子の発光特性に着目する。その後、クラスターのキラルPTCDI分子について発光特性を評価する。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
