| 研究課題/領域番号 |
20K20365
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| 補助金の研究課題番号 |
18H05351 (2018-2019)
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 (2020)
補助金 (2018-2019) |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 学習院大学 |
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研究代表者 |
岩田 耕一 学習院大学, 理学部, 教授 (90232678)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
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| キーワード | ラマン分光法 / 時間分解測定 / 化学反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ピコ秒時間分解ラマン分光法と表面増強ラマン散乱(SERS)分光法を融合させた「ピコ秒時間分解表面増強ラマン分光法」を開発して，化学反応中間体などの過渡分子種を超高感度・超高速で検出することをめざす．この「ピコ秒時間分解表面増強ラマン分光法」では，金や銀などの金属ナノ粒子の表面近傍に存在する分子のラマン散乱が表面プラズモン共鳴および金属への電荷移動遷移への共鳴によって著しく増大することを利用する．化学反応の理解は，化学における主要な研究課題の一つである．本研究が所期の目的を達すれば，化学反応の理解を著しく進歩させるための実験手段を提供できることになる．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題の目的は，化学反応の中間体となる短寿命分子種を高感度に検出するための超高速分光法を開発することであった．この目的のために高安定なピコ秒時間分解ラマン分光計を新たに製作した．安定性に優れたフェムト秒レーザーを光源に利用することで高安定ピコ秒時間分解ラマン分光測定を実現した．このピコ秒時間ラマン分解計を利用して金および銀のナノ粒子近傍におけるターチオフェン分子の最低励起1重項状態における振動緩和過程を実測して，電子励起ターチオフェンと金属ナノ粒子との間の振動モード特異的な高速振動エネルギー移動を見出した．分子内および分子間の振動結合によるエネルギー伝達モデルを提案できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
新たな方式を採用した高安定ピコ秒時間分解ラマン分光計の出力安定性は二乗平均平方根0.8％であり，周波数・時間積はフーリエ変換限界の1.2から1.3倍であった．このピコ秒時間分解ラマン分光計の開発を報告した論文は国際学術誌で高い評価を受けて，カバー論文に選ばれた．この分光計を利用することで観測できた電子励起ターチオフェン分子の金および銀ナノ粒子近傍における振動緩和過程は，分子内および分子間の振動相互作用に誘起されたエネルギー伝達機構の存在や金属ナノ粒子によるモード選択的な振動位相緩和の加速やねじれ構造の緩和を示唆する重要な現象であった．
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