Study of charged interfaces by time-resolved heterodyne-detected sum-frequency generation spectroscopy

通过时间分辨外差检测和频发生光谱研究带电界面

基本信息

批准号：
17F17036
负责人：
田原太平
金额：
$ 1.41万
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 JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-10-13 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17036/
关键词：
界面水非線形分光超高速分光ダイナミクス

项目摘要

まず、界面のダイナミクス研究において最も基本的な量である、空気／水界面のOH伸縮振動の振動励起状態寿命（T1）の信頼性の高い値を決定するため、振動励起とともに現れる振動励起状態のOH伸縮バンドの時間変化を、ヘテロダイン検出振動和周波発生（HD-VSFG）分光の時間分解測定で直接観測した。これまで進めてきた水素結合したOHのT1決定に加えて、高波数領域の空気側に突き出したフリーOHのT1の測定を行い、全OH伸縮振動領域でT1を決定した。この結果、水素結合した界面のOHのT1はバルクの水とほぼ同じ値（200-400 fs）を取り、バルク同様振動数が高くなるにつれ大きくなる傾向を示すことがわかったが、これに対してフリーOHのT1は著しく大きい約1psで、両者の振動緩和の機構が本質的に異なることを示唆した。得られた包括的な実験結果を振動緩和の理論と組み合わせて議論する論文の執筆を開始した。また、英国インペリアルカレッジのBakulin博士の研究グループとの共同でHD-VSFG分光を用いてペロブスカイト（MAPbBr3）太陽電池のモデル界面構造を研究し、MAPbBr3のメチルアンモニウムカチオン(MA)が正孔輸送層であるspiro-MeOTADとの界面で配向していることを見出し、これを論文化した（W. Sung et. al. Mater. Horiz. 2020）。さらに、2つの広帯域のフェムト秒赤外パルスの干渉を利用して振動励起する干渉型2D HD-VSFGの装置を完成させ、ガラス基板に固定したアルキル鎖分子のCH伸縮領域の2D HD-VSFG測定を行って装置性能を確認した。データ取得のプロトコル等に改善の余地があるが、狭帯域赤外ポンプ光を用いる従来の装置を遙かに超える、時間分解能100 fs、励起振動数分解能25 cm-1を達成した。

首先，为了确定空气/水界面上OH拉伸振动的振动激发态寿命（T1）的最基本量，这是界面动力学研究中最基本的数量，振动激发态OH的时间变化在振动态OH弹性中的振动表现为振动，这是由时间差异的振动直接被观察到的。（HD-VSFG）光谱法。除了确定迄今为止一直进行的氢键OH T1之外，还测量了自由OH的T1 t1向高波区域的空气侧投射，并测量了T1，并且在可伸缩的振动区域中确定了T1。结果，发现在氢键界面处的OH的T1的值大致相同的值（200-400 fs），并且它往往会随着频率的增加而增加，就像大量的频率一样，但另一方面，自由OH的T1在大约1 ps处大大较大，这表明两种振动的放松机构与两者的振动机构不同。我开始写一篇论文，将获得的全面实验结果与振动弛豫理论相结合。通过与英国帝国学院的Bakulin博士研究小组合作，使用HD-VSFG光谱学研究了perovskite（MapBBR3）太阳能电池的模型接口结构，并发现Mapbbr3的甲基铵阳离子（MA）在与Spiro-Meotad，A孔，孔的运输层和30个limeng and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and and cack and cack n n n hen ver and。此外，我们完成了一个干扰2D HD-VSFG设备，该设备使用两种宽带飞秒红外红外脉冲的干扰来刺激振动，并使用了固定在玻璃底物上的烷基链分子的CH拉伸区域的2D HD-VSFG测量，以确认设备性能。尽管数据采集方案有改善的余地，但达到了100 fs的时间分辨率和25 cm-1的激发频率分辨率，远比使用窄带红外泵光的传统设备要大得多。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Technical University Braunschweig/InnovationLab GmbH(ドイツ)

布伦瑞克技术大学/InnovationLab GmbH（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Preferred orientations of organic cations at lead-halide perovskite interfaces revealed using vibrational sum-frequency spectroscopy

DOI：
10.1039/c9mh01394f
发表时间：
2020-05
期刊：
Materials horizons
影响因子：
13.3
作者：
Woongmo Sung;C. Müller;S. Hietzschold;R. Lovrinčić;Nathaniel P. Gallop;A. Bakulin;S. Nihonyanagi;T. Tahara
通讯作者：
Woongmo Sung;C. Müller;S. Hietzschold;R. Lovrinčić;Nathaniel P. Gallop;A. Bakulin;S. Nihonyanagi;T. Tahara

Molecular Spectroscopy Laboratory, RIKEN

RIKEN 分子光谱实验室