コヒーレント分子振動誘起による電荷分離エキシトンの時空間制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic Exciton: Emerging Science and Innovation |
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| Project/Area Number |
21H05412
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
木村 謙介 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (70856773)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | THz-STM発光分光法 / 動的エキシトン / 単一分子分光 / THz電場駆動-光STM / エキシトン制御 / 単一分子発光測定 |
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| Outline of Research at the Start |
ドナー・アクセプター(DA)分子系において、高い時空間分解能で自在に構造を操作することによりエキシトンを制御することは、動的エキシトンの学理構築に向けた重要な課題の1つである。本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたボトムアップのアプローチで様々な構造のDA分子二量体系を作成し、独自に開発するテラヘルツ(THz)光パルスとSTMを組み合わせた時間分解測定手法によりエキシトンの時間発展を極限的な時空間分解能で計測する。加えて、照射するTHzパルス光を精密に時間制御することで分子振動をコヒーレントに誘起し、構造の変調が及ぼす動的効果に基づくエキシトン制御を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ドナー・アクセプター(DA)分子系において、高い時空間分解能で自在に構造を操作することによりエキシトンを制御することは、動的エキシトンの学理構築に向けた重要な課題の1つである。本研究では、単一の分子を可視化し、更に分子を動かすことも可能な走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたボトムアップのアプローチで様々な構造のDA分子二量体系を2次元平面上に作成し光学測定を行う。更に、STMとテラヘルツ(THz)光を組み合わせた時間分解発光測定手法を開発し、エキシトンの時間発展を極限的な時空間分解能で計測することでDA分子系の学理構築に寄与することを目的とする。
このような研究目的を実現するために、領域内の共同研究によって昨年度に計算化学を用いて検討したモデルD分子とA分子を、自作した2元蒸着器を用いて平面上に吸着させた。更にSTMマニピュレーションによりA分子を動かすことで、様々な配置のモデルDA二量体を作成し、STM発光測定により発光特性の評価を行った。DA分子系が形成されることで、発光特性がD単一分子の発光特性から変化することを見出した。特に、DA分子間が1 nmほどまで最近接した構造では、当初予期していなかった発光現象が生じることを見出し、領域内の共同研究による計算化学の立場から発光の起源解明を目指している。
THz光源とSTMを組み合わせた新規分光手法の開発においては、THzにより誘起されるトンネル電流によりD分子からの発光現象の観測に成功した。更に、単一光子アバランシェフォトダイオードと時間-電圧変換器を組み合わせた時間分解発光測定系の開発も行った。実験機器の納入に時間がかかったこともありモデルDA二量体に適用できていないが、引き続き研究を進めていき、極限の時空間分解能でエキシトンを測定を早急に進めていく。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
