Dynamical Approach to Investigate Transition State on the Surface Chemical Reactions

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17KT0099
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Transition State Control
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Yamada Takashi 大阪大学, 理学研究科, 助教 (90432468)
• Project Period (FY): 2017-07-18 – 2021-03-31
• Keywords: 光化学反応 / 遷移状態 / ２光子光電子分光 / 走査トンネル顕微鏡 / 単分子膜 / 有機半導体 / 蛍光

Outline of Final Research Achievements

On the photochemical reactions occurring on the solid surfaces, charge injection from the surface to the molecule can be a trigger to start the reaction. When the electrons are excited into unoccupied states, a transient state can be formed as a tentative moment, which finally decayed with photoluminescence, phosphorescence, or non-radiative decay. In this study, we focus on transient state formation and decay with photoluminescence. To achieve the subject, we constructed a time-resolved two-photon photoemission system with a femtosecond time resolution. We adopted polyaromatic hydrocarbons as a model system. By controlling the surface structure by adsorbates, we have successfully shown that we can regulate the transient state and photoluminescence from the film.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年，有機発光デバイスが実用化されていることもあり，分子からの発光は特に注目が集まっている。効率の良い有機発光デバイスを実現するためには，分子からの発光機構の解明や，分子―電極界面で起こっている電荷の挙動を探ることが不可欠となる。また，励起された電荷の遷移状態の解明は，有機発光デバイスの逆過程である有機太陽電池の理解にも役立つ。本研究では，電極表面上に吸着した多環芳香族炭化水素を対象に，分子からの発光をフェムト秒スケールで追跡する装置を新たに構築した。表面上での分子の配列を制御し，電荷の超高速ダイナミクスを追跡することによって，発光の有無や，発光色を制御することが可能であることが示された。