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散乱体透過条件下での時間分解過渡吸収分光法の開発

公募研究

研究領域散乱・揺らぎ場の包括的理解と透視の科学
研究課題/領域番号 21H05594
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関神戸大学

研究代表者

太田 薫  神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 学術研究員 (30397822)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード波面制御法 / 超短パルス光 / 透過行列 / 過渡吸収法 / 時間分解分光法 / 過渡吸収分光法
研究開始時の研究の概要

光学的に不透明な媒質をレーザーなどのコヒーレント光が透過する際には、多重散乱が起こりある特定の場所に光を効率よく集光することが非常に困難となる。本研究課題では、超短パルス光の波面制御法を応用した時間分解過渡吸収法の開発を目的とする。時間分解過渡吸収法ではポンプ光とプローブ光の2色の異なるパルス光を用いる必要がある。ここでは、プローブ光の波面制御を行わずに、ポンプ光の波面制御のみで過渡吸収信号を観測する手法を開発する。このため、連続発振光を用いた場合と変わらない計測で非線形光学信号を制御することが可能となる。本研究課題を通して、時間分解分光法への応用という新たな方向性を開拓することを目指す。

研究実績の概要

光学的に不透明な媒質をレーザーなどのコヒーレント光が透過する際には、多重散乱が起こりある特定の場所に光を効率よく集光することが非常に困難となる。本研究課題では、散乱体透過条件下における超短パルス光の波面制御法を応用した時間分解過渡吸収法の開発を目的としている。ここでは、プローブ光の波面制御を行わずに、ポンプ光の波面制御のみで非線形光学信号を観測する手法を開発する。特に、透過行列(Transmission Matrix)の要素を決定する計測において、ポンプ光のみを用いるため、光学的には線形過程を用いた測定と等価になる。本研究課題では、まず波長800 nmの超短パルス光の散乱体透過後の透過行列の測定を行った。透過行列の位相共役を計算することにより、散乱体透過後のサンプルのある1点に超短パルス光を集光することができた。過渡吸収測定におけるプローブ光には、800 nmの超短パルス光によって生成される白色光を用いた。過渡吸収信号の検出では、プローブ光を散乱体を通さずにサンプルにデフォーカスした条件下での測定を試みた。光学チョッパーを用いて、ポンプ光を変調することにより、過渡吸収成分のみを感度良く抽出することができた。現在、ポンプ光とプローブ光を同軸にした光学系にして、2つの光が散乱体を透過した条件下での測定を検討している。

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。

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。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Physical Properties and Low-Frequency Polarizability Anisotropy and Dipole Responses of Phosphonium Bis(fluorosulfonyl)amide Ionic Liquids with Pentyl, Ethoxyethyl, or 2-(Ethylthio)ethyl Group2023

    • 著者名/発表者名
      Ando Masatoshi、Ohta Kaoru、Ishida Tateki、Koido Ryohei、Shirota Hideaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 127 号: 2 ページ: 542-556

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.2c07466

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slow spectral diffusion of the NO stretching mode of [RuCl<sub>5</sub>(NO)]<sup>2?</sup> in D<sub>2</sub>O studied by 2D-IR spectroscopy and molecular dynamics simulations2023

    • 著者名/発表者名
      Fujii Yuki、Aikawa Kyoko、Tayama Jumpei、Banno Motohiro、Ohta Kaoru、Tominaga Keisuke
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 158 号: 13 ページ: 134510-134510

    • DOI

      10.1063/5.0139133

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic Structures, Dynamics, and Spin Configuration of the Charge Carriers in Organic Photovoltaic Solar Cells Studied by Advanced Time-Resolved Spectroscopic Methods2022

    • 著者名/発表者名
      Ohta Kaoru、Tominaga Keisuke、Ikoma Tadaaki、Kobori Yasuhiro、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 38 号: 24 ページ: 7365-7382

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c00290

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonpolymer Organic Solar Cells: Microscopic Phonon Control to Suppress Nonradiative Voltage Loss via Charge-Separated State2022

    • 著者名/発表者名
      Nagatomo Takaaki、Vats Ajendra K.、Matsuo Kyohei、Oyama Shinya、Okamoto Naoya、Suzuki Mitsuharu、Koganezawa Tomoyuki、Fuki Masaaki、Masuo Sadahiro、Ohta Kaoru、Yamada Hiroko、Kobori Yasuhiro
    • 雑誌名

      ACS Physical Chemistry Au

      巻: 3 号: 2 ページ: 207-221

    • DOI

      10.1021/acsphyschemau.2c00049

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Charge carrier dynamics in bulk heterojunction organic thin films studied by time-resolved terahertz spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Ohta, Hiroko Yamada, and Keisuke Tominaga
    • 学会等名
      pLED International Symposium 2023: Exploring Invisible Light Technology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 紫外光ポンプ光THz波プローブによる励起子‐フォノン相互作用の解明2023

    • 著者名/発表者名
      太田 薫
    • 学会等名
      2022年度福井大学遠赤外領域開発研究センター共同研究成果報告会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] Time-Reversal Focusing of Ultrashort Pulses through Thin Scattering Media with a Combination of Wavefront and Pulse Shaping Techniques2022

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Ohta
    • 学会等名
      OPIE2022, Sensing and Imaging through Scattering and Fluctuating Field in Biology, Telecommunication, and Astronomy
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing Charge Carrier Dynamics in Porphyrin-Based Bulk Heterojunction Thin Films with Time-Resolved Terahertz Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Ohta, Mitsuharu Suzuki, Hiroko Yamada, and Keisuke Tominaga
    • 学会等名
      241st ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 散乱体透過条件下での超短パルス光の時間反転波面制御2022

    • 著者名/発表者名
      太田 薫
    • 学会等名
      神戸大学次世代光散乱イメージング科学研究センターキックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解テラヘルツ分光法で観るポルフィリン系有機薄膜太陽電池の電荷キャリアダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      太田 薫、鈴木 充朗、山田 容子、富永 圭介
    • 学会等名
      2022年 光化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] 散乱体透過条件下での超短パルス光の時間反転波面制御法の開発と応用に向けた展開2022

    • 著者名/発表者名
      太田 薫
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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