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マイクロ秒の時間分解能を持つ時間分解赤外分光システムを製作した。このシステムは、本補助金によって購入したcwQ-スイッチNd:YAGレーザー、分散型赤外分光光度計、MCT赤外線検出器、ボックスカー積分器、パーソナルコンピューターから構成される。これらを組合わせることによって、時間分解能1マイクロ秒、波数分解能5〜60cm^<-1>、波数掃引範囲4000〜700cm^<-1>、検出感度△A=0.0001の性能が得られた。このシステムをフタロシアニン微粒子およびトランスーポリアセチレン膜の光励起ダイナミックスの研究に適用した。フタロシアニンでは光励起によって生成する三重項励起子の構造とダイナミックスに関する情報が得られた。とくに観測された減衰曲線から、三重項励起子の項間交差による単分子的減衰とT-T消滅による二分子的減衰の相対速度が得られ、結晶中の三重項励起子の拡散速度を見積ることができた。ポリアセレンについては、光誘起荷電ソリトンの減衰が温度によって著しく異なる挙動を示すことが見出された。この結果から、1.荷電ソリトンは、光吸収によってトランスーポリアセチレン鎖間に生成する正負のポラリトン対から、正負の荷電ソリトン対として対生成し、2.低温では動けずにgeminate再結合によって消滅し、3.高温では自由に動きまわって二分子反応的に消滅するというモデルが導かれた。このモデルはこれまで実験的に知られていたトランスーポリアセチレンの光電気伝導の温度依存性を良く説明し、荷電ソリトンによる電気伝導機構の有力な裏付けとなる。以上の結果から、本研究で開発した時間分解赤外分光システムが、マイクロ秒の時間領域での光誘起ダイナミックスの研究に極めて有効であることが示された。
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