2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on photothermal conversion dynamics by means of femtosecond transient absorption imaging microspectroscopy
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19K05211
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
石橋 千英 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (10506447)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 顕微過渡吸収分光 / 過渡吸収イメージング / 光緩和過程 / 光ー熱変換過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機固体は、電子・正孔移動、光エネルギー移動に加えて、高光子密度の光照射により複数の励起分子が同時に励起され、隣接励起分子間の相互作用により新たな光物性を示したり、迅速な無輻射遷移過程により熱が放出され、一瞬で局所的に温度が上昇したりする。本研究では、このような「電子・正孔、光エネルギーや熱が結晶中でどこまで伝播するのか、また結晶の形状（屈曲や湾曲の度合いなど）が伝播速度にどのような影響を与えるのか」をフェムト秒顕微過渡吸収分光法による３次元イメージング解析により詳細に解明する。
2019年度までに、過渡吸収イメージング解析が可能なフェムト秒時間分解顕微分光装置の構築した。構築した装置の性能は時間分解能350 fs、励起波長390-400nm、観測波長500-800 nm）、空間分解能はx60の空浸対物レンズを使用して330 nm、x100の油浸対物レンズを用いて190 nmである。特にXY方向への空間分解能の値は、プローブ光（あるいは励起光）の回折限界から見積もられる値よりも小さくできた。
2020年度は、構築した装置を用いて、実際の励起状態緩和とその光ー熱変換過程の計測を行なった。観測対象には、フタロシアニンナノロッドの凝集薄膜と単一ナノロッドとし、その励起状態緩和過程のイメージング計測を行なった。凝集薄膜でも単一ナノロッドにおいても、励起場所ごとに励起状態緩和速度が異なることがわかった。この違いに関しては、凝集薄膜ではナノロッド間の相互作用が、単一ナノロッドではロッドの形状（サイズ）が緩和過程に強く影響していることがわかった。
20２１年度は、構築した装置を用いて、引き続き、フタロシアニンナノロッドの単一粒子状態あるいは凝集薄膜における励起状態緩和とその光ー熱変換過程の計測を行なった。得られた成果をもとに、論文発表と学会発表を行なった。
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