時間分解測定法を用いた電荷移動型金属有機構造体試料の光励起による相制御の検討

使用时间分辨测量方法研究电荷转移型金属有机骨架样品的光激发相控制

• 批准号: 21K03427
• 负责人: 石川 忠彦
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03427/
• 关键词: 光誘起ダイナミクス; 光誘起電荷移動; 金属有機構造体; 電荷移動相転移; 光誘起構造変化; 低次元系; 電荷移動型金属有機構造体; 時間分解測定; 赤外スペクトル

電荷移動型金属有機構造体（CT-MOF）を測定対象として、光励起による1次元磁石の生成消滅のような磁性コントロールを究極な目標とした光誘起ダイナミクスの研究に取り組む事を本課題の研究課題の方針としている。昨年度（2021年度）は、鉄原子とCl2An分子から成るCT-MOFについて、分子内振動領域で、当初予測しなかった光励起状態特有の素励起の出現を発見し、これを受けて本年度（2022年度）前半は、この新たな素励起の定量的な解析を試みた。定常状態のスペクトルを基にしたシミュレーションとの比較から、Raman散乱で観測される全対称Agモードが、何らかの対称性の破れによって赤外活性となり観測されたと推測した。一方で、1 eV付近に存在する電荷移動励起の吸収スペクトル形状をより詳細に議論をするために、光励起直後における過渡状態のスペクトル測定の波長域を拡張したところ、これまで発見されていなかった新しい吸収ピークの出現を観測することに成功した。2022年度後半は、こちらの吸収ピークの解析と、その解釈の為の量子化学計算及び簡単なモデル計算に費やした。この吸収ピークは定常状態のクラスターを基にした量子化学計算では出現しなかったものであり、光誘起状態特有のスペクトル構造で有る事が明らかとなった。現在のところこの吸収ピークは、上で述べたRaman活性モードを赤外活性化するような対称性の変化に起因するものと考えている。CT-MOFのような試料は、非常に構造的には安定な試料であり、単なる温度変化等では結晶構造の変化を伴うような相転移は起こらない為、上記のような対称性の変化を光励起で生み出す事が出来た事は特筆すべき事である。外場に容易に応答するCT-MOFが光励起下で実現出来た、と考えており、新たな光応答物質群の発見に相当する成果が得られたと言える。

该项目的研究主题是研究电荷转移金属有机框架（CT-MOF）的光致动力学，最终目标是控制磁性，例如通过光激发产生和消失一维磁体。政策是去年（2021财年），我们发现了由铁原子和Cl2An分子组成的CT-MOF的分子内振动区域中出现了光激发态特有的基元激发，这是我们最初没有预测到的。）在上半年，我们尝试了一种方法。这种新的基本激发的定量分析。通过与基于稳态光谱的模拟进行比较，我们推断拉曼散射中观察到的全对称 Ag 模式由于某种对称性破缺而变得具有红外活性。另一方面，为了更详细地讨论1 eV附近存在的电荷转移激发的吸收光谱形状，我们扩大了光激发后瞬态光谱测量的波长范围，并发现了新的和以前未发现的光谱我们成功地观察到了吸收峰的出现。 2022 年下半年，我们对这个吸收峰进行了分析，并进行了量子化学计算和简单的模型计算来解释它。该吸收峰并未出现在基于稳态团簇的量子化学计算中，并且很明显它具有光诱导态特有的光谱结构。目前，我们认为该吸收峰是由于如上所述激活红外拉曼活性模式的对称性变化所致。像 CT-MOF 这样的样品是结构非常稳定的样品，简单的温度变化不会引起涉及晶体结构变化的相变，值得注意的是，这可以通过光激发产生。我们相信，我们已经能够实现在光激发下轻松响应外部场的CT-MOF，可以说我们获得的成果相当于发现了一组新的光响应材料。

项目成果

Picosecond dynamics in layered cobalt perovskites studied by time-resolved Raman spectroscopy

通过时间分辨拉曼光谱研究层状钴钙钛矿的皮秒动力学

• DOI: 10.5802/crphys.35
• 发表时间: 2021
• 期刊: Comptes Rendus. Physique
• 作者: Fukaya Ryo;Yamaya Nao;Ishikawa Tadahiko;Koshihara Shin-ya;Okimoto Yoichi;Onda Ken;Isayama Akira;Sasagawa Takao;Horigane Kazumasa
• 通讯作者: Horigane Kazumasa

電子強誘電体YbFe2O4薄膜の電場印加による分極反転

施加电场使电子铁电YbFe2O4薄膜极化反转

• 发表时间: 2023
• 作者: 島貫 周平;于 洪武;森田 敦也;田久保 耕;石川 忠彦;腰原 伸也;阪上 拓巳;野崎 真由;藤井 達生;池田 直;沖本 洋一
• 通讯作者: 沖本 洋一

Unexpected photoinduced dynamics in charge-transfer metal-organic frameworks, (NPr4)2[Fe2(Cl2An)3]

电荷转移金属有机框架中意想不到的光致动力学，(NPr4)2[Fe2(Cl2An)3]

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Ishikawa;S. Banu;K. Takubo;Y. Okimoto;S. Koshihara;W. Kosaka;H. Miyasaka;T. Amano;Y. Kawakami;S. Iwai;K. Iwano
• 通讯作者: K. Iwano

非線形光学的手法からみた電子強誘電体LuFe2O4の分極反転

非线性光学方法视角下电子铁电LuFe2O4的偏振反转

• 发表时间: 2023
• 作者: 于 洪武;島貫 周平;田久保 耕;石川 忠彦;腰原 伸也;井上 直希;西田 銀一;深田 幸正;池田 直;沖本 洋一
• 通讯作者: 沖本 洋一

Ultrafast dynamics of the Electronic Ferroelectric Iron Oxide

电子铁电氧化铁的超快动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Okimoto;H. Yu;Y. Fukada;R. Kiyomiya;N. Ikeda;H. Itoh;S. Iwai;T. Ishikawa;S. Koshihara
• 通讯作者: S. Koshihara