Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
個々の原子・分子を固体基板上に自在に配置し、デザインした機能を発現させる事は基礎科学のみならず応用を見据えた研究展開においても重要な課題である。本研究では、分子固有の光物性が保存されている絶縁体超薄膜上に吸着した分子に対して単一分子に対し制御良く光圧を印加する方法を確立し、単一分子近接場光ピンセット法を完成させる。また、近接場光ピンセット法で分子一つ一つをつまむように動かし構築した分子配列において、発現する機能を量子光学・近接場光学の手法を用いて詳細に評価する。
個々の原子・分子を固体基板上に自在に配置し、デザインした機能を発現させる事は基礎科学のみならず応用を見据えた研究展開においても重要な課題である。ボトムアップのアプローチとしての走査トンネル顕微鏡（STM）を用いた分子操作は広く発展してきているが、STMと光圧を組み合わせた “光”分子操作は実現されていない。本研究の目的は、分子固有の共鳴吸収線を活用してSTM環境下で光分子操作を実現する事である。固体基板上で分子の光マニピュレーションを実現するためには、分子固有の遷移エネルギーに共鳴する光を照射する事が必要である。近年導入した波長可変レーザーをSTMに導入する際のレーザー照射システムを改良し、マイクロメートルの精度で精密に焦点を合わせられる機構を整えた。これにより、高効率で単一分子からの近接場増強フォトルミネッセンスシグナルを検出することに成功した。この新しい単一分子分光法は、マイクロeVの極限的エネルギー分解能と1nm程度の高い空間分解能を併せ持ち、初めて単一分子の単一量子状態の精密ナノ分光が実現された。電子状態エネルギーの空間分布や静電場の依存性から、分子スケールでの電場勾配が誘起する線形Stark効果を解明し、論文投稿を行った。また、光照射下での単一分子マニピュレーションに関しても大きな進展がみられた。静電場による効果と光圧（近接場の電場勾配力）の両方を用いて、引力・斥力印加の制御か可能な事をあらたに見出した。従来の光の電場効果だけではなく静電場を用いた分子操作の結果を合わせて現在論文投稿準備中である。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019
All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 6 results)
ACS Photonics
Volume: 8 Issue: 4 Pages: 982-987
10.1021/acsphotonics.0c01755
Applied Spectroscopy
Volume: 11 Issue: 11 Pages: 1391-1397
10.1177/0003702820938366
Nature Nanotechnology
Volume: 15 Issue: 2 Pages: 105-110
10.1038/s41565-019-0614-8
Nature
Volume: 570 Issue: 7760 Pages: 210-213
10.1038/s41586-019-1284-2
