2019 Fiscal Year Research-status Report
フェムト秒電子和周波発生分光によるフォトクロミック界面の光励起ダイナミクスの解明
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18K14180
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
五月女 光 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (60758697)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フォトクロミック反応 / 電子和周波発生分光法 / 光異性化反応 / 時間分解分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
界面におけるフォトクロミック反応ダイナミクスの解明を目的として、フェムト秒の時間分解能をもつ時間分解和周波発生分光装置の開発とそれを用いた電子状態ダイナミクス研究を推進した。今年度は、フォトクロミック分子を電子励起状態へ遷移させ反応を開始するための励起光パルスの光路を構築し、時間分解測定に向けてこれまでに製作した電子和周波発生分光装置を拡張した。具体的には、対象試料であるジアリールエテン誘導体の開環反応ダイナミクスの観測に向けて、閉環体の可視域の吸収帯に共鳴する450-750 nmの波長可変の光パラメトリック増幅器の出力を励起光とした。和周波を発生させるための既存の２つの光パルス（広帯域近赤外光パルス、レーザー基本波の近赤外光パルス）を加えた、合計３つの光パルスを３軸ステージ上に設置した試料に照射し、和周波光を発生させた。これをコリメート、分光した後、前年度に導入した冷却電荷結合素子（CCD）を用いて検出し和周波スペクトルを測定した。フォトクロミック反応を開始させるための励起光パルスを導入した結果、信号強度の減少がみられ、これは励起光パルスの照射スポット内の反応物濃度が減少したためと考えられる。試料から信号を安定して取得するため、和周波発生用の個々の光パルスに対して、十分な濃度の反応物を供給するシステムを構築するため、現在、逆向きのフォトクロミック反応を誘起するための紫外定常光を照射するとともに、回転ステージを用いてフレッシュな試料を供給する方法を検討している。また、試料についても見直し、これまで開環反応収率が約30%と比較的高い、ベンゾチオフェン骨格をもつジアリールエテン誘導体を対象としていたが、開環反応収率が1%程度の誘導体についても検討し、測定試料の作製を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定では今年度に時間分解和周波スペクトルの取得を予定していたが、励起光パルスの照射に伴う反応物濃度の減少が問題となり、現在のところ十分な信号強度が得られていない。また、今年度の後半に分光測定装置のレーザー光源が故障したため、十分なマシンタイムを確保することが難しかったことも遅れの一因である。一方、定常状態のスペクトル測定は安定して行うための光学系、ソフトウェア等は整備されており、上記の反応物の濃度の減少を、照射光強度や吸収割合とともに定量的に解析することにより、界面における光異性化反応の絶対量子収率を測定できる可能性もある。また、界面におけるダイナミクスとの比較のために測定していたバルク溶液のダイナミクスについては論文として報告している。
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| Strategy for Future Research Activity |
反応物である閉環体の濃度の減少については、すでに着手しているように、個々のレーザーパルスに対してフレッシュな試料を供給できる回転ステージの導入や、逆向きの反応を誘起するための紫外定常光の照射などの工夫により、影響を最小限とし時間分解スペクトルの計測を遂行する。また、両親媒性の置換基をもつジアリールエテン誘導体を用い、フロー可能な気液界面における測定も検討している。これらの工夫とともに、測定装置のさらなる高精度が図ることにより、界面のフォトクロミック反応の機構解明を目指して研究を推進する。
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