| 研究領域 | 動的エキシトンの学理構築と機能開拓 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05412
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
木村 謙介 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (70856773)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | THz-STM発光分光法 / 動的エキシトン / 単一分子分光 / THz電場駆動-光STM / エキシトン制御 / 単一分子発光測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ドナー・アクセプター(DA)分子系において、高い時空間分解能で自在に構造を操作することによりエキシトンを制御することは、動的エキシトンの学理構築に向けた重要な課題の1つである。本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたボトムアップのアプローチで様々な構造のDA分子二量体系を作成し、独自に開発するテラヘルツ(THz)光パルスとSTMを組み合わせた時間分解測定手法によりエキシトンの時間発展を極限的な時空間分解能で計測する。加えて、照射するTHzパルス光を精密に時間制御することで分子振動をコヒーレントに誘起し、構造の変調が及ぼす動的効果に基づくエキシトン制御を実現する。
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| 研究実績の概要 |
ドナー・アクセプター(DA)分子系において、高い時空間分解能で自在に構造を操作することによりエキシトンを制御することは、動的エキシトンの学理構築に向けた重要な課題の1つである。本研究では、単一の分子を可視化し、更に分子を動かすことも可能な走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたボトムアップのアプローチで様々な構造のDA分子二量体系を2次元平面上に作成し光学測定を行う。更に、STMとテラヘルツ(THz)光を組み合わせた時間分解発光測定手法を開発し、エキシトンの時間発展を極限的な時空間分解能で計測することでDA分子系の学理構築に寄与することを目的とする。
このような研究目的を実現するために、領域内の共同研究によって昨年度に計算化学を用いて検討したモデルD分子とA分子を、自作した2元蒸着器を用いて平面上に吸着させた。更にSTMマニピュレーションによりA分子を動かすことで、様々な配置のモデルDA二量体を作成し、STM発光測定により発光特性の評価を行った。DA分子系が形成されることで、発光特性がD単一分子の発光特性から変化することを見出した。特に、DA分子間が1 nmほどまで最近接した構造では、当初予期していなかった発光現象が生じることを見出し、領域内の共同研究による計算化学の立場から発光の起源解明を目指している。
THz光源とSTMを組み合わせた新規分光手法の開発においては、THzにより誘起されるトンネル電流によりD分子からの発光現象の観測に成功した。更に、単一光子アバランシェフォトダイオードと時間-電圧変換器を組み合わせた時間分解発光測定系の開発も行った。実験機器の納入に時間がかかったこともありモデルDA二量体に適用できていないが、引き続き研究を進めていき、極限の時空間分解能でエキシトンを測定を早急に進めていく。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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