超高速時間分解電場変調分光法の開発と電荷移動反応への応用

超快时间分辨电场调制光谱的发展及其在电荷转移反应中的应用

• 批准号: 15655001
• 负责人: 中林 孝和
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15655001/
• 关键词: フェムト秒; アップコンバージョン; 電場効果; 電子移動反応; 電場変調; 超高速現象; 光励起ダイナミックス; 時間分解蛍光分光; フェムト秒時間分解蛍光分光法; 外部電場効果

本研究は、超高速現象の外部電場効果を測定するフェムト秒時間分解電場変調分光法を開発することを目的とする。本年度は、昨年度製作したアップコンバージョン法によるフェムト秒時間分解蛍光分光システムに電場変調ユニットを取り入れることにより、時間分解電場蛍光分光システムの開発を行った。時間分解蛍光システムは、波長740-960nm、パルス幅約100fsのフェムト秒チタンサフアィアレーザーを用いて作成し、2倍波または3倍波をポンプ光として試料を励起する。基本波の一部はアップコンバージョン用のプローブ光とし、可変の光学遅延を通す。光学遅延は自動ステージを用い、最小で0.7fsのステップで自動掃引が行えるように改良した。電場変調測定は、電場のオン・オフによる強度差方式を用いた。遅延時間を固定した状態において、DC電場の繰り返しでオン・オフを行う。オンとオフの強度差をある一定時間積算して次の遅延時間に移動し、時間分解蛍光強度の電場効果成分を得る。電圧発生には既存の電圧発生器と増幅器を用い、GP-IBにて制御する。自動ステージと電圧発生器との同期をとり、VISUAL BASICを用いて自動測定が行える制御プログラムを作成した。試料として色素がドープされた高分子を用いた。ITO基板上に高分子を作成し、その上に半透明アルミニウムを蒸着し、ITOとアルミニウム間に外部電場を印加した。現在、蛍光減衰の電場効果の測定を行っている。ポンプ光の照射による高分子試料の劣化が問題となり、軸外し放物面鏡による蛍光補集効率の向上、クライオスタットによる低温測定を検討している。また時間分解能を向上させるために、プリズムペアによるパルス幅の先鋭化およびレンズをすべて凹面鏡に変更することによって、パルス幅の拡がりを抑えることを行っている。

本研究的目的是开发飞秒时间分辨电场调制光谱来测量超快现象中的外部电场效应。今年，我们利用去年创建的上转换方法，将电场调制单元集成到飞秒时间分辨荧光光谱系统中，开发了时间分辨电场荧光光谱系统。时间分辨荧光系统使用波长为740-960 nm、脉冲宽度约为100 fs的飞秒钛蓝宝石激光器创建，并用二次或三次谐波作为泵浦光激发样品。基波的一部分用作上变频的探测光，并通过可变光延迟。使用电动平台改进了光学延迟，以实现最小步长为 0.7fs 的自动扫描。电场调制测量采用强度差法，通过打开和关闭电场来进行。具有固定的延迟时间，通过重复直流电场来开启和关闭。对一定时间内的开关强度差进行积分，并移至下一个延迟时间，以获得时间分辨荧光强度的场效应分量。现有的电压发生器和放大器将用于电压生成，并由 GP-IB 控制。创建了一个控制程序来同步自动平台和电压发生器，并使用 VISUAL BASIC 执行自动测量。使用掺杂染料的聚合物作为样品。在 ITO 基板上创建聚合物，在其上沉积半透明铝，并在 ITO 和铝之间施加外部电场。目前，我们正在测量电场对荧光衰减的影响。由于泵浦光照射而引起的聚合物样品的劣化已成为一个问题，我们正在考虑使用离轴抛物面镜提高荧光收集效率以及使用低温恒温器进行低温测量。此外，为了提高时间分辨率，通过使用棱镜对锐化脉冲宽度并将所有透镜改为凹面镜来抑制脉冲宽度的扩展。

项目成果

Md.Wahadoszamen: "Electric field effects on photoisomerization process of diphenylpolyenes doped in a polymer film as revealed by a field-induced change in fluorescence spectrum"Chemical Physics Letters. 387・1-3. 124-129 (2004)

Md.Wahadoszamen：“电场对聚合物薄膜中掺杂的二苯基多烯的光异构化过程的影响，通过场诱导的荧光光谱变化来揭示”，《化学物理快报》387・1-129（2004）。

Remarkable Temperature Dependence of Electric Field-Induced Change in Fluorescence Spectra of Pyrene Doped in a Polymer Matrix

聚合物基质中掺杂芘的荧光光谱中电场引起的变化具有显着的温度依赖性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chemical Physics Letters 402・1-3
• 作者: Toshifumi Iimori

中林孝和: "水のクラスター構造 -基本的な考え方と応用の可能性-"食品膜技術懇談会誌. 29. 35-40 (2003)

Takakazu Nakabayashi：“水的簇结构 - 基本概念和应用可能性 -”食品薄膜技术会议杂志 29. 35-40 (2003)。

A relation between external electric field effect on photoluminescence and generation efficiency of electroluminescence : methylene-linked compounds of pyrene doped in a polymer film

外电场对光致发光的影响与电致发光产生效率的关系：聚合物薄膜中掺杂芘的亚甲基连接化合物

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc.EL Con.
• 作者: N.Ohta;T.Nakabayashi;T.Iimori;T.Yoshizawa;T.Morikawa
• 通讯作者: T.Morikawa

Direct Measurements of the Electric-Field-Induced Change in Fluorescence Decay Profile of Pyrene Doped in a Polymer Film

直接测量聚合物薄膜中掺杂芘的电场引起的荧光衰减曲线变化

• 发表时间: 2004
• 期刊: Chem. Phys. Lett. 395
• 作者: T.Nakabayashi;T.Morikawa;N.Ohta
• 通讯作者: N.Ohta