Observation of Molecular Vibrational Strong Coupling Using Surface-Enhanced Infrared Spectroscopy

• Project/Area Number: 25K17990
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 板谷 昌輝 北海道大学, 理学研究院, 助教 (10996630)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 強結合 / ポラリトン / 赤外 / 表面増強 / 電気化学

Outline of Research at the Start

暗下の光共振器内にて真空場光学モードが特定の分子振動モードと強結合すると、多重モード混成状態である振動ポラリトンが形成される。本研究では、固液界面近傍の分子情報を選択的に計測可能なATR配置表面増強赤外分光（ATR-SEIRAS）を用いて、金属grating共振器構造の表面における、水分子の振動ポラリトン形成の観測に挑戦する。さらに、電位掃引によるin-situ ATR-SEIRASをにより、電極近傍の局所電場変化に伴う水分子の双極子モーメント変化が振動強結合状態に及ぼす影響を解明する。これにより、強結合状態が電気化学反応において及ぼす影響に関して基礎物理化学的な洞察を得ることを目的とする。