レーザーパルス誘起吸着分子のダイナミクス：非弾性光電子分光による追跡

• 研究課題/領域番号: 24540332
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 荒船 竜一 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (50360483)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 表面ダイナミクス / 非弾性光電子分光 / 表面分光

研究成果の概要

Cu(001)表面の鏡像準位を1.601 eV と4.803 eVの2色のパルス光を用いた2光子光電子分光で測定し、時間遅延の性能評価を行った。測定システムの時間分解能を2 psと決定できた。ほぼ理論限界能の時間分解能を持つ測定システムを構築することができた。
構築したシステムを用いてCO吸着したCu(001)表面の時間分解非弾性光電子スペクトルを測定した。束縛回転モードの励起に対応するスペクトル成分を検出することができたが、スペクトル時間変化は見られなかった。ポンプ光による基板の励起が不十分で、脱離や拡散が引き起こされていない可能性がある。今後レーザー強度の向上を図りさらに実験を進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] 光電子放出における電子-フォノン非弾性相互作用： Cu表面におけるレーザー光電子スペクトルの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美、荒船竜一、山本真祐子、高木紀明、川合眞紀、 金有洙、表面科学
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 35 号: 8 ページ: 409-414
  • DOI: 10.1380/jsssj.35.409
  • NAID: 130004678721
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] レーザー励起光電子放出における電子－格子相互作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一、南谷英美、高 木紀明
  • 雑誌名: 光アライアンス 巻: 25 ページ: 35-39
  • NAID: 40020242688
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dissociation pathways of a single dimethyl disulfide on Cu(111): Reaction induced by simultaneous excitation of two vibrational modes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Motobayashi, Y. Kim, R. Arafune, M. Ohara, H. Ueba, M. Kawai
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 巻: 140 号: 19 ページ: 194705-7
  • DOI: 10.1063/1.4875537
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorbed states of Iron(II) phthalocyanine on Ag(111) studied by high-resolution electron energy loss spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ohta, R. Arafune, N. Tsukahara, N. Takagi, and M. Kawai
  • 雑誌名: SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS 巻: 46 ページ: 1253-1256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic decupling by h-BN layer between silicene and Cu(111): A DFT based analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kanno, R. Arafune, C. -L. Lin, E. Minamitani, M. Kawai, N. Takagi
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 16 号: 10 ページ: 105019-105019
  • DOI: 10.1088/1367-2630/16/10/105019
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transport characteristics of a single C60-molecule junction revealed by multiple Andreev reflections (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Hiraoka, R. Arafune, N. Tsukahara, M. Kawai, N. Takagi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.241405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of atomic positions in silicene on Ag(111) by low-energy electron diffraction (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kawahara, T. Shirasawa, R. Arafune, C.-L. Lin, T. Takahashi, M. Kawai, N. Takagi
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 623 ページ: 25-28
  • DOI: 10.1016/j.susc.2013.12.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Inelastic Electron Tunneling Conductance Caused by Electronic Decoupling in Iron Phthalocyanine Bilayer on Ag (111) (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoka Ohta, Ryuichi Arafune, Noriyuki Tsukahara, Maki Kawai, Noriaki Takagi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 117 号: 42 ページ: 21832-21837
  • DOI: 10.1021/jp406317t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mode-selective electron-phonon coupling in laser photoemission on Cu(110) (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Mitamitani, R. Arafune, M. Q. Yamamoto, N. Takagi, M. Kawai, Y. Kim
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 88 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.224301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substrate-induced symmetry breaking in silicene (2013)
  • 著者名/発表者名: C.-L. Lin, R. Arafune, K. Kawahara, M. Kanno, N. Tsukahara, E. Minamitani, Y. Kim, M. Kawai, N. Takagi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.076801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural transition of silicene on Ag(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Arafune, C.-L. Lin, K. Kawahara, M. Kanno, N. Tsukahara, E. Minamitani, Y. Kim, N. Takagi, M. KawaiArafune
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 608 ページ: 297-300
  • DOI: 10.1016/j.susc.2012.10.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高エネルギー・高波数分解能二光子光電子分光：鏡像準位の位相緩和測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中澤武夫, 荒船竜一, 森田和孝, 高木紀明, 川合眞紀
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 34 ページ: 421-425
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Scanning Tunneling Microscopy and High-Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy Study on the Adsorption State of CO on Ag(001) (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Arafune, Hyung-Joon Shin, Jaehoon Jung, Emi Minamitani, Noriaki Takagi, Yousoo Kim, and Maki Kawai
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28 号: 37 ページ: 13249-13252
  • DOI: 10.1021/la3024088
  • 査読あり
• [学会発表] 角度分解非弾性光電子装置の構築と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森田和孝、荒船竜一、中澤武夫、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 高分解2光子光電子分光によるAu(001)の表面電子状態の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中澤武夫、荒船竜一、森田和孝、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 銀表面に展開されたシリコン二次元ハニカム同素体の構造と物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一,閑野真央, 林俊良, 川合眞紀, 高木紀明
  • 学会等名: 61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] 非弾性光電子分光を用いたサブサーフェスフォノンの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一, 南谷英美, 高木紀明
  • 学会等名: 第4回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 招待講演
• [学会発表] 新規2次元物質シリセンの構造と電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高木紀明, 林俊良, 川原一晃, 長尾遼, 長尾遼, 閑野真央, 川上直也, 川合眞紀, 荒船竜一
  • 学会等名: 第4回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] h-BN/Cu(111)におけるシリセンの構造と電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 閑野真央, 荒船竜一, 林俊良, 川合眞紀, 高木紀明
  • 学会等名: 第4回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 密度汎関数摂動理論をもちいた非弾性光電子分光の解析： 光電子とサブサーフェスフォノンの相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一, 南谷英美, 高木紀明, 金有洙, 川合眞紀
  • 学会等名: 表面界面スペクトロスコピー2013
  • 発表場所: 三島・東レ総合研修センター
• [学会発表] Structures and Growth Behavior of Multilayer Silicene (2013)
  • 著者名/発表者名: C. -L. Lin, R. Arafune, R. Nagao, K. Kawahara, N. Kawakami, N. Tsukahara, M. Kawai, N. Takagi
  • 学会等名: ALC13
  • 発表場所: Hawaii
• [学会発表] Cu(110)からのレーザー励起光電子放出における電子ー格子相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一, 南谷英美, 高木紀明, 金有洙, 川合眞紀
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会
  • 発表場所: エポカルつくば
• [学会発表] Geometric and Electronic Structure Change of Silicene by interacting with Ag(111): DFT Analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Arafune, C. -L. Lin, K. Kawahara, M. Kanno, N. Tsukahara, E. Minamitani, Y. Kim, M. Kawai, N. Takagi
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces
  • 発表場所: エポカルつくば
• [学会発表] The electronic structure of single layer silicene on Ag(111)” (2013)
  • 著者名/発表者名: C. -L. Lin, R. Arafune, K. Kawahara, M. Kanno, N. Tsukahara, E. Minamitani, Y. Kim, M. Kawai, N. Takagi
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces
  • 発表場所: エポカルつくば
• [学会発表] Structure Determination of silicene on Ag(111) by dynamical low energy electron diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kawahara, T. Shirasawa, R. Arafune, C. -L. Lin, T. Shirasawa, M. Kawai, N. Takagi
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces
  • 発表場所: エポカルつくば
• [学会発表] Energy structure of 4/root3x4/root3 silicon-sheet on Ag(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Nagao, C. -L. Lin, R. Arafune, M. Kawai, N. Takagi
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces
  • 発表場所: エポカルつくば
• [学会発表] Ag表面上のシリセンの構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一
  • 学会等名: 物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 招待講演
• [学会発表] レーザー光電子分光スペクトルに現れるサブサーフェスフォノン (2013)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美, 荒船竜一, 高木紀明, 川合眞紀, 金有洙
  • 学会等名: 物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 低速電子回折によるAg(111)上シリセンの構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川原一晃, 荒船竜一, 白澤徹郎, 林俊良, 高橋敏男, 川合眞紀, 高木紀明
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] The photoelectron and phonon interaction at the Cu(110) surface (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Minamitani, N. Takagi, R. Arafune, M. Kawai, Y. Kim
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress IVC-19
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] Angle resolved inelastic photoelectron spectroscopy of CO/Cu(001) (2013)
  • 著者名/発表者名: K. T. Morita, R. Arafune, T. F. Nakazawa, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress IVC-19
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] Pure dephasing rate on image state of Cu(001) investigated by high-energy resolution two-photon photoemission (2013)
  • 著者名/発表者名: T. F. Nakazawa, R. Arafune, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress IVC-19
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] Electtronic interaction of silicene with underlying Ag(111) surface (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Arafune, C. -L. Lin, K. Kawahara, T. Shirawasa, R. Nagao, T. Takahashi, E. Minamitani, Y. Kim, M. Kawai, N. Takagi
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress IVC-19
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] Inelastic photoemission through scattering from surfce and subsurface phonons (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Arafune, E. Minamitani, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: Hayashi CONFERENCE
  • 発表場所: 葉山
• [学会発表] 密度汎関数摂動理論に基づくCu(110)面でのレーザー非弾性光電子放出過程の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南谷英美, 荒船竜一, 高木紀明, 川合眞紀, 金有洙
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] CO/Cu(001)表面の角度分解非弾性光電子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田和孝、荒船竜一、中澤武夫、高木紀明、川合眞紀
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 高エネルギー・高波数分解能2光子光電子分光による鏡像準位の純粋位相緩和測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒船竜一, 中澤武夫, 森田和孝, 高木紀明, 川合眞紀
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Ab-initio calculation for surface phonon excitation signature in inelastic photoemission (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Minamitani, N. Takagi, R. Arafune, M. Kawai, Y. Kim
  • 学会等名: 14th International Conference on Vibrations at Surfaces
  • 発表場所: 神戸ポートアイランドセンター
• [学会発表] Quasielastic scattering in image states investigated by high energy-resolved two-photon photoemission (2012)
  • 著者名/発表者名: T. F. Nakazawa, R. Arafune, N. Takagi, and M. Kawai
  • 学会等名: 14th International Conference on Vibrations at Surfaces
  • 発表場所: 神戸ポートアイランドセンター
• [学会発表] STM and vibrational spectroscopic study on adsorption state of CO on Ag(001) (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Arafune, H. -J. Shin, J. Jung, E. Minamitani, N. Takagi, Y. Kim, and M. Kawai
  • 学会等名: 14th International Conference on Vibrations at Surfaces
  • 発表場所: 神戸ポートアイランドセンター
• [学会発表] Linewidth Of Image State At Metal Surfaces: High Energy-Resolved Two Photon Photoemission Spectra (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Arafune, T. F. Nakazawa, N. Takagi, M. Kawai
  • 学会等名: 12th International Conference on Electron Spectroscopy and Structure
  • 発表場所: Saint-Malo, France