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2012 年度 実施状況報告書

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

研究課題/領域番号 24540332
研究種目

基盤研究(C)

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, その他部局等, 研究員 (50360483)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード表面分光
研究概要

光電子分光において、フェルミ・レベル近傍の光電子は弾性的に放出されたものであると仮定されている。しかしながら、光電子の放出プロセスを詳細に考えると、固体表面を横切る光電子は表面素励起と相互作用し、励起した振動エネルギー分のエネルギーを失うはずである。実際に、CO吸着金属表面において、この相互作用の結果により光電子スペクトル中にステップ構造がみられることが確認されている。このステップ位置は吸着種の振動エネルギーに対応したものである。
この非弾性光電子放出過程を利用した分光法は過去に例をみないものであり、SFG分光では検出できない吸着分子の束縛モードを検出できるなど、新たな振動分光法として期待される。
本研究では新奇振動分光法のさらなる発展を目的として、CO/Cu(001)表面の非弾性光電子分光スペクトルの角度依存性を測定した。得られた光電子スペクトルにおける非弾性放出成分の解析から、CO/Cu(001)表面にFRモード、分子内振動の分散について検証した。
「非弾性角度分解光電子分光」が可能であることを実証した研究である。併せて2光子光電子分光の高分解能化をおこなった、この高分解能化はそれ自体興味深い研究であるだけではない。2光子光電子分光は本研究で目的としている非弾性光電子分光を用いた時間分解測定においても時間原点を実験的に決定するために、この高分解能化、高精度化は本研究においても重要な意味を持っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

光遅延ラインを導入できた。二光子光電子分光測定から、1 ps程度の精度で振動ダイナミクスを追跡できると評価した。さらに角度分解測定を行うことができるようになったことも特筆すべき成果の一つである。これにより表面フォノンもしくは吸着新同種の分子振動のcollective modeにおける分散関係を観測できる可能性を切り開くことができた。

今後の研究の推進方策

基本的には交付申請書の通りにすすめることができる。大きな阻害要因はないと考えているが、研究システム一式を移設する必要にせまられたため、その復旧に少し時間がとられるのことを心配している。
CO 分子を用いた束縛回転モードの緩和プロセスを分光学的に追跡する。これまでの結果を受けてまず励起赤外光パルスの強度を上げ分子脱離現象において束縛回転モードの励起およびエネルギー散逸がどのようにかかわるのかを追跡する。さらにfsレーザーの導入を行い、時間分解能のさらなる向上を図る。

次年度の研究費の使用計画

光学部品に一部使用予定。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [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 ページ: 13249-13252

    • DOI

      DOI:10.1021/la3024088

    • 査読あり
  • [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
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [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
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [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
    • 年月日
      20121120-20121123
  • [学会発表] Ab-initio calculation for surface phonon excitation signature in inelastic photoemission2012

    • 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
    • 年月日
      20120924-20120928
  • [学会発表] Quasielastic scattering in image states investigated by high energy-resolved two-photon photoemission2012

    • 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
    • 年月日
      20120924-20120928
  • [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
    • 年月日
      20120924-20120928
  • [学会発表] Linewidth Of Image State At Metal Surfaces: High Energy-Resolved Two Photon Photoemission Spectra2012

    • 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
    • 年月日
      20120916-20120921

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公開日: 2014-07-24  

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