2014 Fiscal Year Annual Research Report
光エネルギー変換のナノ光学理論と広帯域可視光応答ナノ構造体設計への展開
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25288012
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
信定 克幸 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 准教授 (50290896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安池 智一 放送大学, 教養学部, 准教授 (10419856)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 近接場光 / 光触媒 / ナノ光応答 / 分子物理 / 計算物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２５年度までに十数ナノメートルサイズ程度の実在系ナノ構造体の光励起電子ダイナミクスを扱うための数値計算プログラムの開発が順調に進んだが、平成２６年度は引き続きプログラム開発を進めながら、同時にプロダクトランも開始した。具体的には、電極表面上の4-メルカプトピリジンの表面増強ラマン散乱のメカニズム解明とAu1414クラスターのプラズモン励起のクラスターサイズ依存性の解明を行った。ラマン散乱の研究においては、電極と分子の間の相互作用及び電極電位依存性を扱うための理論を開発し、その理論と数値計算プログラムを融合することによって4-メルカプトピリジンの表面増強ラマン散乱の電極電位依存性を明らかにした。実験値とも定性的に良い一致を示した。一方、金クラスターのプラズモン励起の研究においては、最大4ナノメートル程度の金クラスターのプラズモン励起の計算を行い、クラスターのサイズに対してプラズモン励起が成長していく様子を明らかにした。実在系ナノ構造体の光励起電子ダイナミクスとしては世界最大規模の計算であり、これまで簡便なモデル計算で議論されてきたプラズモン励起の成長過程を第一原理計算に基づいて可視化したことが大きな成果の一つと言える。これらの成果に関しては学術論文に報告済みである。また、当該研究の目的である光エネルギー変換ナノ構造体の理論設計に必要となる、３次元、２次元周期系ナノ構造体の光励起過程を記述するための理論及び数値計算プログラムの開発にも着手した。３次元周期系に関しては、理論及びプログラム開発も終了した。以上の研究成果に関連して、１年間で７件の招待講演を受けた。
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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
交付申請書に記載した、光と物質の露な相互作用を扱うための理論及びその理論に基づく数値計算手法の開発が順調に進み、本年度は予定通りプロダクトランの計算も開始できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きプロダクトランを継続し、今後はより実在系に近い系を対象として光エネルギー変換の解明を行う。
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| Causes of Carryover |
当初購入を計画していたHPCサーバー機種が型落ちし価格が下がったことと、購入予定の別機種の発売がずれ込み、来年度予算で購入することを決めたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
プロダクトランを積極的に進めるために、HPCサーバーを購入し、計算機環境を整える。
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