分子振動の観点からみた分子性物質の光誘起ダイナミクス

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 21110512
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 恩田 健 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特任准教授 (60272712)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2010: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 光物性 / 有機導体 / 強相関電子系 / 超高速分光 / 光誘起相転移

Research Abstract

分子性物質の光による物性制御を目指し、このような物質の光励起後のダイナミクスを様々な超高速分光法により明らかにする研究を行っている。従来は主として分子間電荷移動(CT)を励起し、その後新たに生じた電荷移動(CT)遷移や自由電子の応答を観測する研究が行われてきた。本研究では、新たにこれまで余り注目されていなかった自由度に着目した研究を行った。特に分子内振動は、固体の中では分子性物質に特徴的でしかも分子構造や分子の電荷等多くの自由度に敏感であることから、光誘起による物性変化のプローブとして有効であるのみならずその励起により物性を制御できる可能性がある。そこで、分子性物質における光誘起ダイナミクスを分子振動の観点から周波数領域及び時間領域の時間分解測定により明らかにすることを行った。そのためにまず前年度に開発した10フェムト秒分光装置の改良を行い分子内振動のコヒーレント振動の光誘起相転移における役割をより詳細に明らかにした。一方でピコ秒以降の遅い過程を探るための新たな時間分解赤外振動分光装置の開発も行った。これは以前の装置とは異なり広帯域の中赤外パルスと多チャンネル赤外検出器を用いて、振動スペクトル変化をより高い感度で測定するもである。これを用いて数百ピコ秒の比較的遅い時間でも非平衡な分子構造変化が継続していることを明らかにした。さらに各種超高速分光法を用い主に電子格子相互作用の強い擬1次元有機伝導体において、時系列でそのダイナミクスの詳細に明らかにすることに成功した。これらの結果から、このような系では光励起の後、単純な過程を経て熱平衡状態へ達するのではなく、途中にかなり複雑なエネルギー分配の過程が存在することが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Photoinduced Dynamics of a Quasi-1D Organic Conductor over a Range from 10 fs to 100 ps (2010)
  • Author(s): K.Onda, 他
  • Journal Title: Ultrafast Phenomena XVII Pages: 188-190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light-driven modulation of fluorescence color from azobenzene derivatives containing electron-donating and electron-withdrawing groups (2010)
  • Author(s): M.Han, 他
  • Journal Title: New J.Chem. Volume: 34 Pages: 2892-2896
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrafast and large reflectivity change by ultraviolet excitation of the metallic phase in the organic conductor (EDO-TTF)_2PF_6 (2010)
  • Author(s): K.Onda, 他
  • Journal Title: Physica B Volume: 405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Large and ultrafast photoinduced reflectivity change in the charge separated phase of Et_2Me_2Sb[Pd(dmit)_2]_2 (2009)
  • Author(s): T.Ishikawa, 他
  • Journal Title: Phys.Rev.B 80 Pages: 115108-115108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonic propagation of a metallic domains in Pr_<0.5>Ca_<0.5>CoO_3 undergoing a photoinduced insulator-metal transition (2009)
  • Author(s): Y.Okimoto, 他
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 101 Pages: 27402-27402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acceleration of domain wall movement by photoirradiation in perovskite-type cobaltite
  • Author(s): Y.Okimoto, 他
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrafast and large reflectivity change by ultraviolet excitation of the metallic phase in the organic conductor(EDO-TTF)_2PF_6
  • Author(s): K.Onda, 他
  • Journal Title: Physica B (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ima-resolved infrared vibrational spectroscopy for studying dynamics of molecular crystals (2010)
  • Author(s): N.Fukazawa, 他
  • Organizer: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州 Honolulu
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] ピコ秒VSFG法による単結晶二酸化チタン表面の大気中での観測 (2010)
  • Author(s): 恩田健, 他
  • Organizer: 表面・界面スペクトロスコピー2010
  • Place of Presentation: つくば市 筑波山京成ホテル
  • Year and Date: 2010-12-04
• [Presentation] Dynamics in air of monolayer water on a single crystal TiO2(110) surface using picosecond VSFG spectroscopy (2010)
  • Author(s): K.Onda, 他
  • Organizer: 平成22年度 日本分光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 京都市 京都大学
  • Year and Date: 2010-11-18
• [Presentation] (EDO-TTF)_<1-x>(MeEDO-TTF)_x]_2PF_6における光誘起相転移:時間分解振動分光 (2010)
  • Author(s): 松原圭孝, 他
  • Organizer: 日本物理学会2010秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府堺市 大阪府立大
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] 電荷移動型錯体(EDO-TTF)_2PF_6における10fsから100psにわたる光誘起ダイナミクス (2010)
  • Author(s): 恩田健, 他
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市 大阪大学
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] 時間分解分子振動分光によるEt_2Me_2Sb[Pd(dmit)_2]_2の超高速光誘起現象の探索 (2010)
  • Author(s): 深澤直人, 他
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市 大阪大学
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Dynamics of Monolayer Water on a Single Crystalline TiO_2 Surface in Air by VSFG Spectroscopy (2010)
  • Author(s): K.Onda, 他
  • Organizer: 7th International Symposium on Ultrafast Surface Dynamics
  • Place of Presentation: クロアチアBrijuni Islands
  • Year and Date: 2010-08-26
• [Presentation] Photoinduced Dynamics of a Quasi-1D Organic Conductor over a Range from 10 fs to 100 ps (2010)
  • Author(s): K.Onda, 他
  • Organizer: 17th International Conference on Ultrafast Phenomena
  • Place of Presentation: 米国Snowmass Village
  • Year and Date: 2010-07-19
• [Presentation] Photoinduced dynamics in a quasi-1D organic conductor on the various time and space scales (2010)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山県岡山市
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] Photoinduced phase transition in a quasi-1D organic conductor on the various time scales (2010)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: Gordon Research Conference on Ultrafast Phenomena In Cooperative Systems
  • Place of Presentation: Galveston, Texas, USA
  • Year and Date: 2010-03-03
• [Presentation] Dynamics of Monolayer Water at a TiO_2(110)Surface in Air by Time-resolved VSFG Spectroscopy (2010)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 7th International Workshop on Oxide Surfaces(IWOX-VII)
  • Place of Presentation: 新潟市越後湯沢
  • Year and Date: 2010-01-13
• [Presentation] フェムト秒時間分解フォノン分光による有機電荷移動錯体TTF-CA結晶の光誘起中性-イオン性相転移 (2010)
  • Author(s): 吉田樹史, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (震災の影響により概要集集、Webサイト上のみ)
• [Presentation] [(EDO-TTF)_<1-x>(MeEDO-TTF)_x]_2PF_6における金属絶縁体転移の赤外分光による研究 (2010)
  • Author(s): 松原圭孝, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (震災の影響により概要集集、Webサイト上のみ)
• [Presentation] 時間分解分子振動分光法を用いたEt_2Me_2Sb[Pd(dmit)_2]_2完全電荷分離相における光誘起現象の解明 (2010)
  • Author(s): 深澤直人, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: (震災の影響により概要集集、Webサイト上のみ)
• [Presentation] ピコ秒VSFG法による酸化物及び有機物単結晶表面の研究 (2009)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 表面・界面スペクトロスコピー2009
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2009-12-04
• [Presentation] ピコ秒赤外振動分光法による有機導電体の光誘起相転移ダイナミクス (2009)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 平成21年度日本分光学会年次講演会
  • Place of Presentation: 東京都目黒区
  • Year and Date: 2009-11-18
• [Presentation] ピコ秒VSFG法によるTiO_2(110)上に吸着した単分子層水分子の大気中における観測 (2009)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 第29回表面科学学術講演会
  • Place of Presentation: 東京都江戸川区
  • Year and Date: 2009-10-28
• [Presentation] ピコ秒時間分解振動分光による(EDO-TTF)_2PF_6光誘起相転移過程の観測 (2009)
  • Author(s): 清水実
  • Organizer: 日本物理学会2009秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本県熊本市
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] (EDO-TTF)_2PF_6における光誘起相転移のサブ20フェムト秒ダイナミクス (2009)
  • Author(s): 荻原将
  • Organizer: 日本物理学会2009秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本県熊本市
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 有機導電体(EDO-TTF)_2PF_6におけるピコ秒時間分解振動分光 (2009)
  • Author(s): 清水実
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Presentation] ピコ秒時間分解SFG法による酸化物単結晶表面上の反応ダイナミクス (2009)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2009-09-22
• [Presentation] Ultrafast Photoinduced Phase Transitions in(EDO-TTF)_2PF_6 with Strong Electron-Phonon Interaction (2009)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: The 64th Yamada Conference and The 8th International Symposium on Crsystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
  • Place of Presentation: 北海道ニセコ町
  • Year and Date: 2009-09-13
• [Presentation] Ultrafast dynamics at oxide surfaces by time-resolved SFG spectroscopy (2009)
  • Author(s): 恩田健
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 埼玉県さいたま市
  • Year and Date: 2009-06-01
• [Book] 動的構造解析技術がもたらす新しい物質科学 (2009)
  • Author(s): 腰原伸也監修
  • Publisher: シーエムシー出版