量子相関光子対を利用した高効率２光子励起法の開拓とその光化学反応への応用

利用量子相关光子对的高效双光子激发方法的发展及其在光化学反应中的应用

• 批准号: 19J10328
• 负责人: 長坂 龍洋
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10328/
• 关键词: 量子相関光子対; 2光子吸収; 6π電子環状反応; 光異性化反応; 量子相関光子対; 2光子吸収; 6π電子環状反応; 光異性化反応

令和2年度は、高効率な2光子吸収の観測を目指し、昨年度に探索した試料である6π電子系の励起状態ダイナミクスの解明及び量子相関光子対による2光子吸収断面積の測定に取り組んだ。用いた試料である2,3-dithiazolylbenzothiophene (DTA)の励起状態ダイナミクスについては時間分解過渡吸収及び蛍光スペクトル測定の結果を詳細に分析することにより、開環体励起後、大部分が閉環体の励起状態が生成する新規の経路を辿ることを特定した。本結果については分子内の水素結合やS-N相互作用といった分子内の相互作用による分子の構造変化の抑制に起因するものと考えられるが、円錐交差（CI）を迂回して閉環反応が進行するため、CIを介して基底状態の閉環体が生成するという従来のスキームとは全く異なるメカニズムである。一連の研究成果は国際学術誌に掲載された。量子相関光子対による2光子吸収断面積の測定については、昨年度に構築した量子相関光子対の発生光学系を用いた。測定のたびにHong-Ou-Mandel (HOM)干渉を行い、良質な量子相関光子対の発生を確認したうえで実際の試料に対して適用した。その結果、古典光において高い2光子吸収を示す有機色素やDTAに対して吸収挙動は観測できたものの、1光子吸収による寄与を十分に取り除くことが困難であり、純粋な量子相関光子対による高効率な2光子吸収を評価することはできなかった。今後は、量子相関光子対の発生波長や観測系の調整を行うことで1光子吸収による寄与を減らす検討を重ねることで、純粋な量子相関光子対による2光子吸収の寄与の観測を目指す。

在2020财政年度，我们旨在观察高效的两光子吸收，并致力于阐明6π电子系统的激发状态动力学，这是我们去年搜索的样本，并使用量子相关光子对的两光子吸收的横截面面积。详细分析了所使用的样品的激发态动力学，2,3-二硫醇基苯甲噻吩（DTA），分析了时间分辨的瞬时吸收和荧光光谱测量结果，并且确定在开环激发后，它遵循了一种新颖的途径，它遵循了一种令人兴奋的环形态状态。该结果被认为是由于分子内氢键和S-N相互作用引起的分子的结构变化所致，但这与传统方案完全不同，在该方案中，通过CI通过CI产生了地面环闭合，因为环闭合闭合的进展绕过了圆锥交叉（CI）。一系列研究结果已发表在国际学术期刊上。为了测量使用量子相关光子对的两光子吸收横截面区域，使用了去年构建的量子相关光子对的发电系统。每次进行测量时，都会进行Hong-Ou-Mandel（HOM）干扰，并在将其应用于实际样品之前确认高质量相关光子对的产生。结果，尽管在经典的光中观察到具有高两光子吸收的有机染料和DTA的吸收行为，但很难充分消除单光子吸收的贡献，并且不可能通过通过纯量子校正的光子对吸收高效的两光子吸收。将来，我们的目标是通过反复考虑通过纯量子相关光子对来降低单光子吸收的贡献，从而通过调节量子相关光子对的生成波长和观察系统来观察两光子吸收的贡献。