2015 Fiscal Year Annual Research Report
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24221009
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
桑原 裕司 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00283721)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小松 直樹 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (30253008)
赤井 恵 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50437373)
片山 光浩 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70185817)
小川 琢治 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80169185)
森川 良忠 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80358184)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | キラル分子 / 円偏光発光 / 一分子科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．複合解析システムを用いた、キラル分子系の光学非対称性評価実験
トンネル電流誘起発光検出法（STM-LE）、探針誘起円偏光ラマン分光法（CD-TERS）を用いたキラル分子の光学特性評価を行った。ペリレン誘導体、ヘリセン誘導体、単層カーボンナノチューブ（SWCT）等のキラル分子系に関して、その光学非対称性を単一分子レベルで評価した
（１）STM-LEでは、キラル分子の円偏光マッピング、スペクトル計測実験を継続した。特に左右円偏光を区別したスペクトル取得に集中することにより、光学非対称性に強く関与している分子の電子状態を検討した。ペリレン誘導体に加え、新たに複数のヘリセン誘導体を用いた光学非対称性評価を行った。（２）CD-TERSにおいては、探針を一点に固定したTERSスペクトルの取得に加えて、単一振動モードのラマン振動マッピングの取得を可能にした。またそれらを円偏光分離することにより、CD-TERSを実現した。表面上に担持した単層CNTのCD-TERS計測を行ったところ、CNT上で明らかな光学非対称性を観測した。（３）非弾性トンネル分光（IETS）を用いた局所領域での振動スペクトル取得を実現した。基板上に吸着したヘリセン分子に関して、CH伸縮振動励起に起因する非弾性トンネル現象を観測し、特定の振動ピークに特化したIETSマッピング測定を行った。
２．光学非対称性発現メカニズムに関する理論計算による解析及び評価
キラル分子の励起・失活の遷移確率を計算する計算プログラムを用いて、PTCDI分子の光学非対称性を検討したところ、2量体では、単一PTCDIの光学非対称性とは逆の極性を持つことが分かった。これは実験結果とよく一致し、計算プロセスの妥当性を確認した。
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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
今年度は、申請時の開発手法の中で、唯一残っていた非弾性散乱分光（IETS)による原子スケールでの振動分析手法の開発を完了した。これにより、STM-LE手法、CD-TERS手法を中心とした複合解析システムがすべて完了したことになり、目標とするキラル分子系の光学特性・光学活性評価の遂行を可能とした。本研究で設計・構築した複合解析システムは、すべての計測モードが、相補的・相乗的、また有効に機能することが分かり、予想を上回る装置開発となった。
具体的なキラル分子系では、これまでに、ペリレン誘導体(キラルPTCDI）、ヘリセン誘導体（ヘリセンジオール、ヘリセンジアルデヒド）、単層及び多層カーボンナノチューブ（SWNT、MWNT)を用いており、これらの円偏光発光分析および円偏光ラマン散乱分光を次々と実現している。現在、これらの実験結果をもとに精力的に論文作成を急いでいる。
以上のことから、最終年度では、成果の効果的な公表・公開が行われることは必至であり、これにより、キラル分子系の一分子科学という新たな学問分野が拓かれるであろうことを確信している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの進捗は順調であり、当初の計画と比べて遅れはない。一方で、中間報告に対する指摘のように、論文の公表に関して、実験・研究の進展に比べて若干の遅れがある。これは、より評価の高い雑誌に掲載する際に常に遭遇する問題である。しかしながら、本年度は、本研究に直接関係する成果としてすでに４報の論文が公表されており、こちらも順調に進みつつある。
具体的な研究対象として、これまでのキラル分子系に加え、今年度よりスタートしたグラフェンナノリボンも試料として加え、おもに、CD-TERSによる光学非対称性の評価を行う。また、これまで計測してきた、各種キラル分子系の光学非対称性、電子構造にに関して理論計算との精密な比較により、光学活性と励起・失活にかかわる分子の電子状態との因果関係を特定する。
今後、集大成にむけて、これまで以上に研究代表者および研究分担者間での密度の高い共同研究を行い、現在の研究の制度、再現性をさらに上げての研究遂行を強く推進する。
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[Presentation] Correlation of the 2D-band and MWNT Walls by TERS2015
Author(s)
Songpol Chaunchaiyakul, Takeshi Yano, Kamonchanok Khoklang, Pawel Krukowski, MegumiAkai-Kasaya, Akira Saito, Yuji Kuwahara
Organizer
5th International Conferenceon Tip-Enanced Raman Spectroscopy
Place of Presentation
Nakanoshima Center, Osaka Univ.,Japan
Year and Date
2015-10-29 – 2015-10-30
Int'l Joint Research
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