単一分子計測を用いたナノスケール光物理過程の直接可視化

• 研究課題/領域番号: 22750122
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 羽渕 聡史 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (80503789)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 光物性 / 単一分子 / 共役系高分子 / 励起子ダイナミクス / 超解像 / 蛍光イメージング

研究概要

光電子機能性材料内部での光物理過程は、これらを用いた光電子デバイスをデザインする際の最重要因子であるが、一般的にナノメーターサイズで起こる光物理過程を直接観る方法はこれまで存在しなかった。そこで本研究では、ナノメーターサイズの空間分解能を持つ光学顕微鏡法を開発し、光電子材料として共役系高分子を対象として、最重要光物理過程である励起子の分子内での移動と局在化のナノイメージングを行った。その結果、高分子鎖内で励起子はこれまでの予想を大きく超える移動距離(70nm程度)をとりうることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Twist angle plays an important role in photophysical properties of a donor-acceptor-type conjugated polymer : A combined ensemble and single-molecule study (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Fujita H, Michinobu T, Vacha M.
  • 雑誌名: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B 巻: 115 ページ: 14404-14415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete suppression of blinking and reduced photobleaching in single MEH-PPV chains in solution (2011)
  • 著者名/発表者名: Onda S, Kobayashi H, Hatano T, Furumaki S, Habuchi S, Vacha M.
  • 雑誌名: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS 巻: 2 ページ: 2827-2831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscale dynamic in homogeneities in electroluminescence of conjugated polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: Hatano T, Nozue S, Habuchi S, Vacha M.
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 巻: 110 ページ: 53111-53111
  • 査読あり
• [雑誌論文] π共役系高分子のコンフォメーションと光物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 雑誌名: KOGYO ZAIRYO ページ: 1284-1288
• [雑誌論文] Control of orientation of rhodamine 6G in organic-inorganic hybrid film by capillary electrophoresis doping technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Taguchi J, Yano T, Habuchi S, Vacha M, Shibata S.
  • 雑誌名: THIN SOLID FILMS 巻: 519 ページ: 6106-6109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absorption linear dichroism measured directly on a single light-harvesting system : The role of disorder in chlorosomes of green photosynthetic bacteria (2011)
  • 著者名/発表者名: Furumaki S, Vacha F, Habuchi S, Tsukatani Y, Bryant DA, Vacha M.
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 巻: 133 ページ: 6703-6710
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural conformation and photophysical properties of conjugated polymer molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Vacha M.
  • 雑誌名: KOBUNSHI 巻: 60 ページ: 58-61
  • NAID: 10027789783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular weight dependence of emission intensity and emitting sites distribution within single conjugated polymer molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Onda S, Vacha M.
  • 雑誌名: PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 巻: 13 ページ: 1743-1753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-beam single-molecule defocused fluorescence imaging reveals local anisotropic nature of polymer thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Oba T, Vacha M.
  • 雑誌名: PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 巻: 13 ページ: 6970-6976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blinking of single dye molecules in a polymer matrix is correlated with free volume in polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Habuchi S, Vacha M.
  • 雑誌名: CHEMICAL PHYSICS LETTERS 巻: 505 ページ: 157-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absorption linear dichroism measured directly on a single light-harvesting system : the role of disorder in chlorosomes of green photosynthetic bacteria (2011)
  • 著者名/発表者名: Furumaki S
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 133 号: 17 ページ: 6703-6710
  • DOI: 10.1021/ja111475z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of orientation of rhodamine 6G in organic-inorganic hybrid film by capillary electrophoresis doping technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Taguchi J
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 号: 18 ページ: 6106-6109
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2011.04.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscale dynamic inhomogeneities in electroluminescence of conjugated polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: Hatano T
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 110 号: 5 ページ: 53111-53111
  • DOI: 10.1063/1.3633226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete suppression of blinking and reduced photobleaching in single MEH-PPV chains in solution (2011)
  • 著者名/発表者名: Onda S
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 2 号: 21 ページ: 2827-2831
  • DOI: 10.1021/jz2012512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Twist angle plays an important role in photophysical properties of a donor-acceptor type conjugated polymer : A single-molecule study (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Habuchi, H. Fujita, T. Michinobu, M. Vacha
  • 雑誌名: J. Phys. Chem B. 巻: (印刷中) 号: 49 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1021/jp209405k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular weight dependence of emission intensity and emitting sites distribution within single conjugated polymer molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 1743-1753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blinking of single dye molecules in a polymer matrix is correlated with free volume in polymers (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 505 ページ: 157-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-beam single-molecule defocused fluorescence imaging reveals local anisotropic nature of polymer thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 6970-6976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural conformation and photophysical properties of conjugated polymer molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 60 ページ: 58-61
  • NAID: 10027789783
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncoupling of sister replisomes during eukaryotic DNA replication (2010)
  • 著者名/発表者名: Yardimci H, Loveland AB, Habuchi S, van Oijen AM, Walter JC.
  • 雑誌名: MOLECULAR CELL 巻: 40 ページ: 834-840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation and physics of polymer chains : a single-molecule perspective (2010)
  • 著者名/発表者名: Vacha M, Habuchi S.
  • 雑誌名: NPG ASIA MATERIALS 巻: 2 ページ: 134-142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photophysics of the red chromophore of HcRed : Evidence for cis-trans isomerization and protonation-state changes (2010)
  • 著者名/発表者名: Mudalige K, Habuchi S, Goodwin PM, Pai RK, De Schryver F, Cotlet.
  • 雑誌名: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B 巻: 114 ページ: 4678-4685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photophysics of the red chromophore of HcRed : evidence for cis-trans isomerization and protonation-state changes (2010)
  • 著者名/発表者名: Mudalige K
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 114 ページ: 4678-4685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncoupling of sister replisomes during eukaryotic DNA replication (2010)
  • 著者名/発表者名: Yardimci H
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 40 ページ: 834-840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation and physics of polymer chains : a single-molecule perspective (2010)
  • 著者名/発表者名: Vacha M
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 2 ページ: 134-142
  • 査読あり
• [学会発表] 励起子ダイナミクスのナノイメージング:共役蛍高分子を用いた研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会2011(2011)
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 共役系高分子-ブロックコポリマーハイブリッド材料の作製及び光物性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本望圭紘・大澤祐太・羽渕聡史・羽多野慎悟・彌田智一・バッハマーティン
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] 光吸収異方性測定による緑色硫黄細菌とその変異体が有する単一光捕集複合体の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古牧周・バッハフランティセク・羽渕聡史・塚谷祐介・ブライアントドナルド・バッハマーティン
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] 超解像イメージングに向けたAtto色素の光物理ダイナミクスの研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 屋比久裕・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] オリゴフェニレンビニレン誘導体単一鎖の構造と蛍光スペクトルの相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林裕之・羽渕聡史・荻野賢司・バッハマーティン
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] 単一分子の配向・位置計測を用いた高分子薄膜物性解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大場達也・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2011年光化学討論
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] 蛍光顕微分光および単一分子計測による有機EL素子のナノスケール評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽田野龍彦・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] Conformation and photophysics of single chains of conjugated polymers : Why are they blinking (2011)
  • 著者名/発表者名: Vacha M. Kobayashi H, Habuchi S, Onda S.
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] Nanoscale visualization of exciton dynamics in single conjugated polymer molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Vacha M.
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] Multimode diffusion of ring polymer molecules revealed by a single-molecule study (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Satoh N, Yamamoto T, Tezuka Y, Vacha M.
  • 学会等名: XXV International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Multi-beam single-molecule defocused fluorescence imaging reveals nanoscale anisotropic nature of polymer thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: Oba T, Habuchi S, Vacha M.
  • 学会等名: XXV International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Nanoscale characterization of conjugated polymer light emitting diodes by fluorescence micro-spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hatano T, Habuchi S, Vacha M
  • 学会等名: XXV International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Emitting sites distribution within single conjugated polymer molecules revealed by super-resolution fluorescence imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Onda S, Vacha M.
  • 学会等名: XXV International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Single-molecule studies on polymer science (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S.
  • 学会等名: TokyoTech-EPFL workshop on Materials
  • 発表場所: Chateau-d' Oex, Switzerland
• [学会発表] Nanoscale visualization of exciton dynamics in single conjugated polymer molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] Conformation and photophysics of single chains of conjugated polymers : Why are they blinking? (2011)
  • 著者名/発表者名: Vacha M
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] 蛍光顕微分光および単一分子計測による有機EL素子のナノスケール評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: Hatano T
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] 単一分子の配向・位置計測を用いた高分子薄膜物性解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: Oba T
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] オリゴフェニレンビニレン誘導体単一鎖の構造と蛍光スペクトルの相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] 超解像イメージングに向けたAtto色素の光物理ダイナミクスの研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yabiku Y
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] 光吸収異方性測定による緑色硫黄細菌とその変異体が有する単一光捕集複合体の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: Furumaki S
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] 共役系高分子-ブロックコポリマーハイブリッド材料の作製及び光物性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: Honmou Y
  • 学会等名: 2011 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Miyazaki
• [学会発表] 励起子ダイナミクスのナノイメージング:共役蛍高分子を用いた研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: Annual Meeting of Japan Society for Molecular Science (2011)
  • 発表場所: Sapporo
• [学会発表] Sinlge-molecule studies on polymer science (2011)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: TokyoTech-EPFL workshop on Materials
  • 発表場所: Chateau-d'Oex, Switzerland
• [学会発表] Single-molecule studies on optical and physical properties of polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S.
  • 学会等名: 2010 Forum of Polymer/Hybrid Materials Research Center for Young Scientists
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 単一分子計測を用いた高分子物性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: 2010高分子・ハイブリッド材料研究センター若手フォーラム
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] Multimode diffusion of ring polymer molecules revealed by a single-molecule study (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Yamamoto T, Tezuka Y, Vacha M.
  • 学会等名: The 16^<th> Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Single-molecule approach to nanoscale structure and dynamics of molecular complexes : from conjugated polymers to photosynthetic light harvesting (2010)
  • 著者名/発表者名: Vacha M, Habuchi S
  • 学会等名: 5^<th> International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineering
  • 発表場所: Changzhou, China
• [学会発表] Multimode diffusion of ring polymer molecules revealed by a single-molecule study (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Yamamoto T, Tezuka Y, Vacha M.
  • 学会等名: 5^<th> International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineering
  • 発表場所: Changzhou, China
• [学会発表] 単一緑色硫黄細菌光捕集複合体の光物性解析のための吸収異方性を用いた測定手法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 古牧周・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] ナノスケール有機材料物性解析に向けたAFM/共焦点蛍光顕微鏡同時測定法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野末秀穂・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2010年光化学討論
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] ドナー-アクセプター型共役系高分子の単一分子分光研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽渕聡史・道信剛志・バッハマーティン
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] 単一共役系ポリマー鎖内発光サイトの空間的移動の分子量依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 恩田賢・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] ナノシリンダーをテンプレートとした高発光効率デバイスの開発に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 大澤祐太・バッハマーティン・羽渕聡史・彌田智一・込山英秋
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] 蛍光顕微分光による共役系高分子EL素子のナノスケール評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽田野龍彦・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] 単一分子の3次元配向決定のための新規顕微鏡法開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大場達也・羽渕聡史・バッハマーティン
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Multimode diffusion of ring polymer molecules revealed by a single-molecule study (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Yamamoto T, Tezuka Y, Vacha M.
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Structure of chlorosomal antennae of photosynthetic bacteria studied by single-molecule absorption spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Vacha M, Furumaki S, Habuchi S.
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Relationship between conformation and optical properties of single conjugated polymer molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S, Onda S, Sugimoto T, Vacha M.
  • 学会等名: 17^<th> International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids
  • 発表場所: Argonne, USA
• [学会発表] Absorption linear dichroism directly measured on a single light-harvesting complex of photosynthetic bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Vacha M, Furumaki S, Vacha F, Psencik J, Habuchi S.
  • 学会等名: 17^<th> International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids
  • 発表場所: Argonne, USA
• [学会発表] Multimode diffusion of ring polymer molecules revealed by a single-molecule study (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: The 16^<th> Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Structure of chlorosomal antennae of photosynthetic bacteria studied by single-molecule absorption spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Vacha M
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Multimode diffusion of ring polymer molecules revealed by a single-molecule study (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Full three dimensional orientational distribution of single molecules determined by simultaneous multiple beam illumination (2010)
  • 著者名/発表者名: Oba T
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Nanoscale characterization of conjugated polymer light emitting diodes by fluorescence micro-spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hatano T
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Development of efficient optoelectronic materials using nanocylinders of a block copolymer as a template (2010)
  • 著者名/発表者名: Osawa Y
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Dependence of spatial jump size of emitting sites within a single conjugated polymer chain on the polymer molecular weight (2010)
  • 著者名/発表者名: Onda S
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] A single-molecule study on the donor-acceptor type conjugated polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: Habuchi S
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Development of simultaneous AFM and fluorescence confocal microscopy with single molecule sensitivity for the study of nanoscale properties of organic materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Nozue S
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba
• [学会発表] Development of new microscopic methods using absorption anisotropy for the study of the properties of antenna complexes of green sulfur bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: Furumaki S
  • 学会等名: 2010 Annual Meeting on Photochemistry
  • 発表場所: Chiba