局在表面プラズモン共鳴によるキラル分子の円偏光発光特性の変調機構の解明

通过局域表面等离子体共振阐明手性分子圆偏振光发射特性的调制机制

基本信息

批准号：
21K14495
负责人：
服部卓磨
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

キラル分子の円偏光発光において、左円偏光と右円偏光の発光強度差や、発光量子収率を大きくすることが応用に向けて必要不可欠である。近年、このような円偏光発光特性が、キラル分子に近接する金属ナノ構造の局在表面プラズモンで大きく変調されることがわかってきたが、未だにその詳細は未解決である。本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)をベースにしたトンネル電子誘起発光測定によって、キラル分子(キラルPTCDI分子)の円偏光発光特性を単分子レベルから精査することを目的としている。本年度は、まずSTMトンネル電子誘起発光測定におけて必要なNiAl(110)上の酸化膜の作成を行った。酸素暴露量や作成条件を系統的に変化させることで、酸化膜を表面一様に作成できる条件を見出した。次に、この酸化膜上に吸着したキラルPTCDI分子の発光特性を、単分子のPTCDI分子とクラスターのPTCDI分子という分子のサイズの違いに着目して発光特性を比較した。まず、これらの発光強度を調べると、単分子のほうが、クラスター分子の発光強度が強いことがわかった。さらに円偏光発光を調べると、左円偏光と右円偏光の強度の差についても単分子のほうが大きかった。そこで、クラスターの発光特性について、STM測定と同時にフォトンカウントを取得し、分子内での発光をより詳細に調べてみると、基板に近い分子のほうがよく発光することがわかった。分子同士での相互作用により、単分子に比べて発光強度が弱くなっていると考えらえる。以上のように、本年度は、単分子レベルでの円偏光発光特性を解明する上で重要な、クラスターサイズと円偏光発光特性の関係についての知見を得ることができた。

在手性分子的圆偏振光发射中，必须增大左旋圆偏振光和右旋圆偏振光之间的发射强度差并提高发射量子产率。近年来，人们发现这种圆偏振光发射特性受到手性分子附近金属纳米结构的局域表面等离子体的显着调制，但细节仍未解决。本研究的目的是通过使用扫描隧道显微镜（STM）测量隧道电子诱导光发射，从单分子水平研究手性分子（手性PTCDI分子）的圆偏振光发射特性。今年，我们首先在 NiAl(110) 上创建了氧化膜，这对于 STM 隧道电子诱导发光测量是必需的。通过系统地改变氧气暴露量和形成条件，我们找到了可以在表面形成均匀氧化膜的条件。接下来，我们比较了吸附在该氧化膜上的手性 PTCDI 分子的发光特性，重点关注单个 PTCDI 分子和簇状 PTCDI 分子之间的尺寸差异。首先，通过检查它们的发光强度，发现团簇分子的发光强度比单个分子的发光强度强。此外，当检查圆偏振光发射时，单分子的左旋和右旋圆偏振光之间的强度差异也更大。因此，在观察团簇的发光特性时，我们在STM测量的同时获得了光子计数，并更详细地研究了分子内的发光，发现离基底越近的分子发出的光越多。据认为，由于分子之间的相互作用，发射强度比单个分子的发射强度弱。如上所述，今年我们获得了有关团簇尺寸与圆偏振光发射特性之间关系的知识，这对于阐明单分子水平的圆偏振光发射特性非常重要。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

STMによるヘリセン誘導体のキラリティーの評価

用STM评价螺烯衍生物的手性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
北野裕之;Manuel Souvervielle;河邉佳典;上平正道;服部卓磨
通讯作者：
服部卓磨

STM-TERSによるヘリセンジフェニル分子のキラリティーと振動スペクトルの評価

利用 STM-TERS 评估螺烯联苯分子的手性和振动光谱

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
金子悠哉;河邉佳典;上平正道;服部卓磨,木村翔,湯原拓海,斎藤彰,大須賀秀次,桑原裕司
通讯作者：
服部卓磨,木村翔,湯原拓海,斎藤彰,大須賀秀次,桑原裕司

Chiral recognition of thiaheterohelicene molecule studied by STM and TERS

STM 和 TERS 研究硫杂螺旋烯分子的手性识别

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tomoo Terasawa;Katsuyuki Fukutani;Satoshi Yasuda;and Hidehito Asaoka;寺澤　知潮，福谷　克之，保田　諭，朝岡　秀人;服部卓磨　鈴木凌　齋藤彰　大須賀秀次　桑原裕司;服部卓磨　木村翔　湯原拓海　齋藤彰　大須賀秀次　桑原裕司;Takuma Hattori Pawel Krukowski Ye Changqing Yuji Hamamoto Akira Saito Yoshitada Morikawa Hideji Osuga Yuji Kuwahara
通讯作者：
Takuma Hattori Pawel Krukowski Ye Changqing Yuji Hamamoto Akira Saito Yoshitada Morikawa Hideji Osuga Yuji Kuwahara

STM-TERSによるヘリセン誘導体の局所構造観察

使用STM-TERS观察螺旋烯衍生物的局部结构