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局所光学現象の解明のため、まずナノギャプにおける表面増強ラマン散乱(SERS)観測を行った。微細加工技術により金の直方体のダイマー構造を作製し、サイズの規定されたナノギャップを作製し、室温大気中で1'4ベンゼンジチオール(BDT)及び４－アミノチオフェノール(ATP)のSERS計測を行なった。ギャップ間隔を制御し光増強場の大きさを制御した上でSERSスペクトル計測したところ、ATPの方がBDTに比べSERS増強における電荷移動効果の寄与が大きいことが示唆された。更に、この構造体を用いてプラズモン誘起光化学反応の進行度の検討を行った。反応として、ローダミンBの光分解反応に注目した。ローダミンBは生体化学及び染料で有用であるが人体に有害である分子である。金ナノダイマーの二量体の配列構造にローダミンBを吸着させ785 nmの近赤外レーザーを照射し、室温大気中でSERSスペクトルを連続的に計測した。結果、金ナノ二量体存在下ではローダミンBが近赤外光で分解し、光増強場の大きさが反応の進行度に影響を与えることが明らかとなった。
次にSERS計測を単分子接合系に適用した。BDT及びABT単分子接合は微細加工電極により作製した金ナノ電極を破断させて形成されるナノギャップを用いる事で作製し、単分子接合形成時における表面増強ラマン散乱(SERS)及び電流－電圧(I－V)特性を測定した。I-V計測を詳細に解析することにより得られる分子軌道と金属との軌道の重なりとSERS計測から観測される振動情報を組み合わせることにより、単分子接合の接合構造を決定することに成功した。更にギャプ間隔を精密に変化させることにより金属と分子の電荷移動量を調節することによりSERSスペクトルにおけるCC伸縮振動エネルギーが変化する事を見出し、単分子接合におけるSERSスペクトルへの影響を観測することに成功した。
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