2014 Fiscal Year Annual Research Report
非一様電場と分子振動の相互作用に基づいた光学応答理論
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25810008
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岩佐 豪 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80596685)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 近接場光 / 振動分光 / 電子状態計算 / 多重極ハミルトニアン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
振動分光法は分子構造に関する情報を得る強力な手法であり、赤外吸収およびラマン散乱分光法が古くから利用されてきた。近年はナノ物質科学の進展に伴い様々なナノ構造体を作成できるようになり、ナノ構造表面近傍に誘起される電場を利用した新たな分光実験手法の開発が盛んに行われている。これらの物質表面近傍の電場は近接場光と呼ばれ、例えばその一種と考えられるエバネッセント場を利用した減衰全反射分光法や、金属探針などの近傍に誘起される近接場光を積極的に利用した局所的な振動分光法が進展してきている。一方で、これらに対応する理論が立ち後れており、その理由として近接場光と分子の相互作用は広く用いられている双極子近似では記述できないことがあげられる。そこで、25年度では多重極ハミルトニアンに基づいた定式化とその計算プログラムを作成し、アニリン分子への適用を行い、近接場光による振動スペクトルを計算した。多重極ハミルトニアンにおいて物質の分極は定義式を代入することで無限次までの多重極の効果を取り込むことができ、任意の空間分布を持つ電場と分子振動の相互作用を記述することができる。これを用いて振動子強度を計算することで近接場光を用いた赤外吸収分光法への適用を可能にした。例えば表面反射赤外吸収分光など表面化学で広く用いられる分光法の解析手法としても用いることができる。26年度は昨年度に開発した計算プログラムおよびその周辺プログラムも合わせて整備を行うことで、より汎用性を持たせた。これを利用してアニリン分子以外の直線分子や、金属表面に吸着した分子のモデル系に対して近接場光による振動分光の計算を行い、近接場光の強度勾配の効果、及び不均一な電気力線の効果を示した。また、表面吸着分子の振動分光のために、小さな金属クラスターに吸着した有機分子の振動分光の研究を実験と共同で行った。
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