2020 Fiscal Year Research-status Report
原子層物質を介して相互作用する分子群・金属微粒子群の光応答に関する理論研究
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20K03799
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
瓜生 誠司 岩手大学, 理工学部, 准教授 (80342757)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | グラフェンナノリボン / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の1つであるグラフェンナノリボンのプラズモンを用いた分子分光の理論の基礎として、グラフェンナノリボンの励起子とプラズモンに由来する光応答特性を有効質量近似により理論的に明らかにした。有効質量近似の範囲では、アームチェアナノリボンは金属か半導体になる。これらのエネルギーバンドはエネルギーと波数の適当なスケーリングにより同じ炭素擬一次元物質であるカーボンナノチューブのエネルギーバンドと同じになる。また、ジグザグナノリボンのエネルギーバンドは高エネルギー領域では金属カーボンナノチューブのエネルギーバンドと同様になる。電子間相互作用を考慮すると、グラフェンナノリボンには電荷注入量と照射する光の偏向方向に依存して様々な励起子とプラズモンが生じる。エネルギーバンドの類似性に由来して、グラフェンナノリボンの励起子とプラズモンの多くはカーボンナノチューブの励起子とプラズモンによく対応する。グラフェンナノリボンとカーボンナノチューブの光吸収スペクトルは、エネルギーと波数を適当にスケールすることにより近似的によい一致を示す。しかしながら、グラフェンナノリボンの励起子にはカーボンナノチューブとは異なる特性もある。グラフェンナノリボンでは、光学遷移許容な励起子と禁制な励起子の相互作用によって光吸収スペクトルの高エネルギー領域のピークにデイップが生じるが、カーボンナノチューブではこのような励起子間の相互作用は生じない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究における2つの課題の1つであるグラフェンナノリボンのプラズモンを用いた分子分光の理論の基礎として、グラフェンナノリボンの励起子とプラズモンの理論を完成させた。本研究の2つの課題で使用する物質の光応答の数値実験コードを開発した。グラフェンナノリボンのプラズモンの理論に基づき、グラフェンナノリボンのプラズモンを用いた分子分光の数値実験の予備的な結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
グラフェンナノリボンのプラズモンを用いた分子分光を数値実験により解明し、従来の分子分光法を上回る感度の分光法を探索する。次に、金属微粒子群を用いた遷移金属ダイカルコゲナイドの光吸収の増強の理論研究を行う。最初に、遷移金属ダイカルコゲナイド単体の光吸収特性を明らかにする。その結果に基づき、グラフェンナノリボンのプラズモンを用いた分子分光で使用した光吸収の数値実験コードを拡張することにより、金属微粒子群を用いた遷移金属ダイカルコゲナイドの光吸収の増強法を探索する。
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| Causes of Carryover |
当該年度は新型コロナウィルスの蔓延によって学会がオンライン開催になったため、旅費の支出が抑制された。この分の予算は、研究課題のより確実な完遂ために、次年度以降の計算機資源の購入などに充てる予定である。
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