| 研究課題/領域番号 |
21K14584
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
森近 一貴 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (60885391)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 振動回転励起 / 回転波束 / 赤外フェムト秒レーザー / プラズモニクス / 反応制御 / 表面科学 / 分子 / 振動励起 / 回転励起 / 赤外光 / フェムト秒レーザー / 超短パルスレーザー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
化学反応を分子レベルで制御することは，物理化学における大きな目標の一つである．赤外超短パルスレーザーによる結合選択的な振動励起は，必要最小限のエネルギーで目的とする反応を選択的に誘起できる潜在性を秘めているが，低い励起効率によりその応用範囲は未だ限定的である．本研究では，金属触媒表面における化学反応を対象に，金属ナノ構造の電場増強効果を利用した，新たな振動励起による反応制御法の開発を目指す．
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| 研究成果の概要 |
高強度中赤外フェムト秒レーザーを光源とした高分解能ポンプ・プローブ分光実験系を構築し，気相および液相CO2分子の振動・回転励起を試みた．高強度パルス電場を分子に作用させることで，振動量子数10に迫る多段階励起が可能であることを示した．特に気相分子の場合は，吸収変化がポンプ・プローブ遅延時間に対して振動する様子が観測され，非線形応答関数理論により，ポンプ光照射によって生成された回転コヒーレンスによるものであることを明らかにした．さらには，赤外域でプラズモン共鳴を示す金属ナノ構造を設計・作製し，プラズモン励起にともなう増強電場により，金属表面分子の高効率な振動励起が可能であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題では，高強度赤外パルス電場を作用させることで，CO2分子の振動量子数10に迫る多段階励起を達成した．この振動エネルギーは，金属触媒を利用したCO2還元反応の活性化障壁を十分に超えており，振動励起による反応制御実現の可能性を示す成果である．特に，高振動励起状態に回転コヒーレンスを生成した例は過去になく，赤外光により分子の振動・回転を同時に制御できることを実験的に示した点は学術的に意義がある．また，金属ナノ構造のプラズモン増強電場により，金属表面の分子を高効率に振動励起できることが本研究課題により明らかとなり，本手法を金属表面反応へ応用することで，高効率な反応制御法の実現が期待される.
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