Elucidation of selection rules in nano-optics and development of new energy conversion pathways

阐明纳米光学的选择规则和开发新的能量转换途径

• 批准号: 21H04644
• 负责人: 今田 裕
• 金额: $ 27.96万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04644/
• 关键词: 光学選択則; 近接場光学; 走査プローブ顕微鏡; エネルギー変換

実験面では、計測システムの改良を継続して行ってきており、徐々に分光計測の高精度化と分光データ取得が進んでいる。近接場光学の実験においては、スピン選択則や項間交差の詳細解明を目指して、りん光材料であるプラチナフタロシアニン分子の単一分子分光計測を実施した。STMのトンネル電流および近接場光という異なる二つの励起源を組み合わせて用いることで、単一分子で項間交差のナノ計測に成功した。また、近接場分光のさらなる高精度化を目指して、STMだけではなく原子間力顕微鏡（AFM）と光を組み合わせた光STM/AFM装置の立ち上げを行った。光STMとしては単一分子のエレクトロルミネッセンス分光ができるまで装置の整備が進み、AFM機能もqPlusセンサーを用いた力計測とAFM像取得ができることを確認した。超流動He液滴実験では、液滴に内包されたフタロシアニン分子の分光計測を進めている。精密な励起スペクトルに加えて、発光分散スペクトル測定の計測系立ち上げを行い、調整・改良を継続して行っている。データ解析においては、任意の数のピークを含むスペクトルデータに対し客観的なピーク本数の推定方法や使い易いインターフェースの検討を進めている。近接場光学の理論に関しては、実験で使用するフタロシアニン系やその他特徴的な対称性を有するモデル分子において、近接場中での分子の遷移モーメントの計算を実施した。近接場分光の実験結果と比較することで近接場内での特徴的相互作用の理解を進めている。

在实验方面，我们不断完善测量系统，逐步提高光谱测量精度和获取光谱数据。在近场光学实验中，对磷光材料铂酞菁分子进行了单分子光谱测量，目的是阐明自旋选择规则和系间交叉的细节。通过结合使用两种不同的激发源，STM隧道电流和近场光，我们成功地实现了单分子中的纳米级系间跨越。此外，为了进一步提高近场光谱的精度，我们推出了光学STM/AFM装置，不仅结合了STM，还结合了原子力显微镜（AFM）和光。至于光学STM，该设备已发展到可以进行单分子电致发光光谱的程度，并且AFM功能已被证实能够使用qPlus传感器进行力测量和AFM图像采集。在超流氦液滴实验中，我们正在对封装在液滴中的酞菁分子进行光谱测量。除了精确的激发光谱外，我们还建立了发射色散光谱测量的测量系统，并持续进行调整和改进。在数据分析中，我们目前正在研究一种用于估计峰数量的客观方法，以及一个用于包含任意数量峰的光谱数据的易于使用的界面。基于近场光学理论，我们计算了实验中使用的酞菁体系和其他具有特征对称性的模型分子的近场分子跃迁矩。通过比较近场光谱的实验结果，我们在理解近场内的特征相互作用方面取得了进展。

项目成果

Near-field spectroscopy and photochemistry from first principles beyond the dipole approximation

超越偶极近似的第一原理的近场光谱和光化学

• 发表时间: 2023
• 作者: 日本高圧力学会;H. Naito;益田恵里花，山田晃輝，清水良太郎，後藤正幸;Hiromi Okamoto;加田渉;Takeshi Iwasa
• 通讯作者: Takeshi Iwasa

材料計測データに対する機械学習概要

材料测量数据的机器学习概述

• 发表时间: 2022
• 作者: 古田 真理;若林 里衣;神谷 典穂;後藤 雅宏;Hiromi Okamoto;安藤康伸
• 通讯作者: 安藤康伸

Orbital-resolved visualization of single-molecule photocurrent channels

• DOI: 10.1038/s41586-022-04401-0
• 发表时间: 2022-03-31
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Imai-Imada, Miyabi;Imada, Hiroshi;Kim, Yousoo
• 通讯作者: Kim, Yousoo

Anti-Kasha emissions of single molecules in a plasmonic nanocavity

• DOI: 10.1063/5.0102087
• 发表时间: 2022-09-14
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Imada, Hiroshi;Imai-Imada, Miyabi;Kim, Yousoo
• 通讯作者: Kim, Yousoo

Barium Oxide Encapsulating Cobalt Nanoparticles Supported on Magnesium Oxide: Active Non-Noble Metal Catalysts for Ammonia Synthesis under Mild Reaction Conditions

氧化镁负载的氧化钡包封钴纳米粒子：温和反应条件下合成氨的活性非贵金属催化剂

• DOI: 10.1021/acscatal.1c02887
• 发表时间: 2021
• 期刊: ACS Catalysis
• 影响因子: 12.9
• 作者: Sato Katsutoshi;Miyahara Shin-ichiro;Tsujimaru Kotoko;Wada Yuichiro;Toriyama Takaaki;Yamamoto Tomokazu;Matsumura Syo;Inazu Koji;Mohri Hirono;Iwasa Takeshi;Taketsugu Tetsuya;Nagaoka Katsutoshi
• 通讯作者: Nagaoka Katsutoshi