Attempt for nonlinear spectroscopy of single molecules utilizing ultrashort laser pulses and tip-enhanced field

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23635
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: AIGA Norihiro 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (50847085)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 走査型トンネル顕微鏡 / 局在表面プラズモン / 発光分光 / ペンタセン誘導体

Outline of Final Research Achievements

In this study, we constructed the measurement system for obtaining spectroscopic information of single molecules with sub-nanometer spatial resolution using scanning tunneling microscopy (STM). We deposited thin films of a derivative of pentacene, TIPS-pentacene, on Ag(111) substrate, and measured luminescence signals induced by the tunneling current of STM. The luminescence signal was observed in the spectral region that corresponds to the fluorescence of TIPS-pentacene in solution.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、トンネル電流誘起発光分光により、ペンタセン誘導体分子膜からの発光スペクトルを観測することに成功した。本研究の成果は、単一分子レベルでの分光情報を得るためにはSTM探針直下に生じる局在表面プラズモンを利用することが有効であることを意味している。この手法により、個々の分子の構造と分子の物理的・化学的特性や振舞いとの間の関係性を単一分子レベルで明らかにすることにつながると期待される。