近接場光励起による金属表面の局所電子ダイナミクスの理論

• 研究課題/領域番号: 21350018
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 安池 智一 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 助教 (10419856)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2010年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2009年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 近接場光 / 電子ダイナミクス / 局所的電子構造 / ナノ光応答 / 量子開放系 / 近接場光励起 / ナノ光学理論 / 非平衡電子状態理論 / 金属クラスター / 金属表面 / エネルギー散逸

研究概要

近接場光励起による金属表面局所電子ダイナミクスを記述するためのナノ光応答理論とその理論に基づく数値計算手法の開発を行い、ナノ分子構造体における近接場光励起ダイナミクスを明らかにした。また、表面吸着系の電子状態を記述するため、物理的に意味のある外向波境界条件を満たすクラスターモデル理論の開発を行った。クラスターの端における非物理的な反射が起こらず、クラスターサイズに対して殆ど依存せずに吸着系の電子状態を記述することが可能である。

研究成果

• [雑誌論文] "Raman enhancement by plasmonic excitation of structurally-characterized metal clusters: Au_8, Ag_8, and Cu_8", Phys. Chem. (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yasuike and K. Nobusada
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 15 号: 15 ページ: 5424-5429
  • DOI: 10.1039/c3cp44537b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of stable CunAu25-n nanoclusters (n = 1-9) using selenolate ligands (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Negishi
  • 雑誌名: ChemComm 巻: 印刷中 号: 48 ページ: 5447-5447
  • DOI: 10.1039/c3cc41210e
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Total Structure and Optical Properties of a Phosphine/Thiolate-Protected Au_<24> Nanocluster" (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Das, T. Li, K. Nobusada, Q. Zeng, N. L. Rosi and R. Jin
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 号: 50 ページ: 20286-20289
  • DOI: 10.1021/ja3101566
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Enhanced Raman spectrum of pyrazine with the aid of resonant electron dynamics in a nearby cluster" (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Noda, T. Yasuike, K. Nobusada and M. Hayashi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 550 ページ: 52-57
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2012.08.059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Copper Doping on Electronic Structure, Geometric Structure, and Stability of Thiolate-Protected Au25 Nanoclusters (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Negishi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 3 号: 16 ページ: 2209-2214
  • DOI: 10.1021/jz300892w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand-Induced Stability of Gold Nanoclusters: Thiolate versus Selenolate (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Kurashige
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 3 号: 18 ページ: 2649-2652
  • DOI: 10.1021/jz301191t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Palladium doping of magic gold cluster Au_<38>(SC_2H_4Ph)_<24> : formation of Pd_2Au_<36>(SC_2H_4Ph)_<24> with higher stability than Au_<38>(SC_2H_4Ph)_<24> (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Negishi, K.Igarashi, K.Munakata, W.Ohgake, K.Nobusada
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 48 ページ: 660-662
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Open-boundary cluster model implemented in first-principles calculations for electronic excited states of an adsorbate-surface system" (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yasuike and K. Nobusada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.245408
  • NAID: 120005511760
  • 査読あり
• [雑誌論文] " Exciton-polariton transmission in quantum dot waveguides and a new transmission path due to thermal relaxation" (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kubota and K. Nobusada
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 134 号: 4
  • DOI: 10.1063/1.3541821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Open-boundary cluster model implemented in first-principles calculations for electronic excited states of an adsorbate-surface system (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yasuike, K.Nobusada
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 84
  • NAID: 120005511760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Relaxation Dynamics of Rod-Shaped 25-Atom Gold Nanoclusters (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Y.Sfeir, H.Qian, K.Nobusada, R.Jin
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.C 巻: 115 ページ: 6200-6207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collectivity of plasmonic excitations in small sodium clusters with ring and linear structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yasuike, K.Nobusada, M.Hayashi
  • 雑誌名: Phys.Rev.A 巻: 83
  • NAID: 120005511759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exciton-polariton transmission in quantum dot waveguides and a new transmission path due to thermal relaxation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kubota, K.Nobusada
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 巻: 134
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Near-field-induced optical force on a metal particle and C_<60>: Real-time and real-space electron dynamics simulation" (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Iwasa and K. Nobusada
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 82 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.82.043411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-field-induced optical force on a metal particle and C_<60> : Real-time and real-space electron dynamics simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Iwasa, K.Nobusada
  • 雑誌名: Phys.Rev.A 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Nonuniform light-matter interaction theory for near-field-induced electron dynamics" (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Iwasa and K. Nobusada
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 80 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreva.80.043409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonuniform light-matter interaction theory for near-field-induced electron dynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Iwasa, K.Nobusada
  • 雑誌名: Phys.Rev.A 80
  • 査読あり
• [学会発表] ナノ分子構造体における電子・電磁場カップリングダイナミクスの第一原理計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Toward unified first-principles calculations based on explicit light and matter interaction at nanoscale (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: Sweden-Japan Collaboration Symposium, Exploring the Future of Light, Matter, and Information on the Nanoscale
  • 発表場所: Sweden
  • 招待講演
• [学会発表] Plasmon Enhanced Raman Spectra in Molecular Nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: Japan-Korea Molecular Science Symposium: From Quantum to Life
  • 発表場所: ホテル北野プラザ六甲荘、兵庫県
  • 招待講演
• [学会発表] Time-Dependent Density Functional Theory for Electron and Electromagnetic Field Coupled Dynamics in Nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Time-Dependent Density-Functional Theory
  • 発表場所: USA
  • 招待講演
• [学会発表] Theory of Electron and Electromagnetic Field Coupled Dynamics in Nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Meeting, Nanoscale Materials Modification by Photon, Ion and Electron Beams II
  • 発表場所: 同志社大学、京都府
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ分子構造制御と光応答の動的相関により発現する光・電子機能特性の分子論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 新学術領域研究会「メゾスコピックアーキテクチャーの化学」
  • 発表場所: 東京大学、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] 貴金属クラスターにおける集団電子運動とラマン増強機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安池智一
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学、滋賀県
• [学会発表] 有限温度密度汎関数理論と量子開放系クラスターモデルを融合した手法を用いた銀イオンの金(111)電極へのアンダーポテンシャルデポジションに関する理論的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田健二
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学、滋賀県
• [学会発表] MnAu25-n(SeR)18(M=アルカリ金属)合金クラスターの創製とシナジー効果の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 棟方健太
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学、滋賀県
• [学会発表] ナノ分子構造体における電子・電磁場カップリングダイナミクスの第一原理計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学、神奈川県
• [学会発表] 開放系に対する量子化学的手法を用いた金電極への 銀イオンのアンダーポテンシャルデポジションに関する理論的研 (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田健二
  • 学会等名: 理論化学討論会
  • 発表場所: 福岡市健康づくりサポートセンター、福岡県
• [学会発表] Near-Field Excitation in Nanostructure Arrays: Electron and Electromagnetic Field Fully-Coupled Dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: The 2nd Sweden-Japan Workshop on Nanophotonics and Related Technology
  • 発表場所: Sweden
  • 年月日: 2012-06-19
• [学会発表] 超並列計算に向けた電子電磁場ダイナミクス法のプログラム開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸、野田真史
  • 学会等名: 先駆的計算科学に関するフォーラム2012
  • 発表場所: 九州大学(福岡県)
  • 年月日: 2012-02-24
• [学会発表] Near-Field Excitation in Nanostructure Arrays: Electron and Electromagnetic Field Fully-Coupled Dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: The 2nd Sweden-Japan Workshop on Nanophotonics and Related Technologie
  • 発表場所: Sweden
  • 招待講演
• [学会発表] Near-Field Excitation Dynamics in Nanostructures: Nonuniform and Self-Consistent Light Matter Interaction (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: Material Simulation in Petaflops era 2012
  • 発表場所: 東京大学物性研究所、千葉県
  • 招待講演
• [学会発表] Massively-Parallel TDDFT calculations based on Finite Difference Method in Real-time and Real-Space (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Noda
  • 学会等名: Conference on Computational Physics (CCP2012)
  • 発表場所: ニチイ学館、兵庫県
• [学会発表] Naクラスターのプラズモン励起における集団性とラマン増強機構への寄与 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安池智一
  • 学会等名: 第６回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学、東京都
• [学会発表] Au25(SR)18の異原子置換体の合成と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大掛航
  • 学会等名: ナノ学会第10回大会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪府
• [学会発表] 魔法数Au25(SR)18の異原子置換体の合成と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 棟方健太
  • 学会等名: 第６回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学、東京都
• [学会発表] 金属表面吸着種の光誘起コヒーレント振動の誘起メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 安池智一
  • 学会等名: 第2回表面科学若手研究会
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県)
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] Nonuniform and Self-Consistent Light-Matter Interaction Theory for Electron Dynamics in Nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsuyuki Nobusada
  • 学会等名: The 2nd France-Japan Workshop on Nanophotonics
  • 発表場所: 鳥羽国際ホテル(三重県)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 表面吸着系の電子励起状態における界面電子移動:開放系クラスターモデルによるアプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 安池智一、信定克幸
  • 学会等名: 分子科学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Photoinduced Electron Dynamics in Nanostructures: Nonuniform and Self-Consistent Light-Matter Interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 学会等名: The Seventh Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Photoinduced Electron Dynamics in Nanostructures : Nonuniform and Self-Consistent Light-Matter Interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsuyuki Nobusada
  • 学会等名: The Seventh Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Open-boundary cluster model for electronic excited states of adsorbate-surface systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomokazu Yasuike, Katsuyuki Nobusada
  • 学会等名: The Seventh Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-09-04
• [学会発表] 隣接分子の共鳴電子ダイナミクスを利用した電子励起の増強 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田真史、信定克幸、林倫年
  • 学会等名: 理論化学討論会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)
  • 年月日: 2011-05-14
• [学会発表] ナノ構造体における電子・電磁場ダイナミクスの大規模並列化計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: スーパーコンピューターワークショップ2011
  • 発表場所: 岡崎市(愛知県)
  • 年月日: 2011-01-24
• [学会発表] 表面吸着系のコヒーレント核振動ダイナミクスの理論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 自然科学における階層と全体シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋市(愛知県)
  • 年月日: 2011-01-19
• [学会発表] ナノ構造体における光誘起電子ダイナミクスと光・電子機能性量子デバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 物性研・CMSI・次世代ナノ情報合同研究会
  • 発表場所: 柏市(千葉県)
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] 量子ドット列における緩和を伴うコヒーレントなエネルギー移動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保田陽二、信定克幸
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 堺市(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 量子開放系クラスターモデルに基づく金属表面吸着系の第一原理電子励起状態計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安池智一、信定克幸
  • 学会等名: 分子科学会
  • 発表場所: 豊中市(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] ナノ構造体における局所電子励起と機能性発現の分子論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 分子研研究会「プラズモン増強光電場の分子科学研究への展開」
  • 発表場所: 岡崎市(愛知県)
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] 少数Naクラスターの近接場光励起による局所分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪、信定克幸
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山)
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 密度汎関数法に基づいた近接場光が分子に及ぼす力の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪、信定克幸
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 東海大学(平塚)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Near-Field and Matter Interaction Theory for Electron Dynamics in Nanostructures (2010)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 2010 Asian-Core Symposium and Annual Meeting
  • 発表場所: Institute of Atomic and Molecular Sciences(Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2010-03-02
• [学会発表] Near-field excitations of nanoparticles on the basis of electronic structure theory (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪, 信定克幸
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific conference on Near-Field Optics
  • 発表場所: Jeju Island(Korea)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] ナノ構造体における光誘起電子・核・電磁場ダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: 第10回エクストリーム・フォトニクス研究会「凝縮系における量子の世界」
  • 発表場所: ホテル竹島(愛知県)
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] 1 nm領域において近接場光が分子に及ぼす力の理論解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪、信定克幸
  • 学会等名: 分子科学会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋)
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 1nm領域において近接場光が分子に及ぼす力の理論解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪、信定克幸
  • 学会等名: 分子科学会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋)
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 異方性ナノ構造体の近接場光励起 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪、信定克幸
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Near-Field-Induced Electron Dynamics in Nanostructures (2009)
  • 著者名/発表者名: 信定克幸
  • 学会等名: Japan-Korea Symposium on Molecular Science 2009, Chemical Dynamics in Materials and Biological Molecular Sciences
  • 発表場所: AwajiYumebutai International Conference Center(Hyogo, Japan)
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] 電場の空間構造を取り入れた光学応答理論:近接場光励起問題へ向けて (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩佐豪、信定克幸
  • 学会等名: 理論化学討論会
  • 発表場所: 慶応大学(東京)
  • 年月日: 2009-05-30
• [図書] "Near-Field Excitation Dynamics in Molecules: Nonuniform Light-Matter Interaction Theory Beyond a Dipole Approximation", Progress in Nanophotonics 2, Chapter 1 (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Progress in Nanophotonics 2, Chapter 1, Near-Field Excitation Dynamics in Molecules: Nonuniform Light-Matter Interaction Theory Beyond a Dipole Approximation (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusada
  • 出版者: Springer-Verlag
• [備考]
  • URL: http://raphael.ims.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://raphael.ims.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://raphael.ims.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://raphael.ims.ac.jp/