メゾスコピックな空間に閉じ込めた液体イオウの特異な光誘起現象

液态硫受限于介观空间的独特光致现象

基本信息

批准号：
09874068
负责人：
田村剛三郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

イオウと同族の液体セレンは、二配位の共有結合で結ばれた鎖状の高分子液体であり、半導体として振舞う。本年度の研究において我々は、数千オングストロームの極めて薄い空間に閉じ込めた液体セレンにレーザーを照射し、過渡吸収スペクトルおよび過渡電気伝導度を測定することによって、(1)光学ギャップが瞬間的に閉じ(Y.Sakaguchi and K.Tamura,J.Phys.:Condens.Matter,7(1998)2209)、(2)電気伝導度が5桁も増大し、いわゆる最小金属伝導度に近い値を示す(Y.Sakaguchi and K.Tamura,J.Phys.:Condens.Matter,11(1999)659)という興味深い現象を見い出した。この現象は、レーザー強度がある閾値を超えると突然起こるという際立った特徴をもつ。また、レーザー照射後、数十ナノ秒経つと元の状態に戻る。よく知られているように、セレン鎖では、セレン原子の最外殻電子である4個のp電子のうち2個が原子を結ぶσ結合軌道に入り、残りの2個のp電子は結合に参画しないいわゆる非結合LP(lone pair)軌道を占める。LP電子は価電子帯の最上部を占有しており、その役割は非常に重要である。すなわち、各セレン原子の回りに局在するLP電子間には交換斥力が働き、これよってセレン鎖のコンフォメーション(らせん構造)が定まる。したがって、LP電子を価電子帯から伝導帯へと光励起することによって、鎖構造の不安定性、すなわちコンフォメーションの変化や、さらには鎖の切断や分岐等の構造変化が誘起される可能性がある。我々が見い出した現象は、(1)LP電子の励起、(2)鎖構造の不安定化、(3)金属的電子状態の出現、というシナリオのもとに生じた光誘起半導体-金属転移の可能性が強い。今後、試料温度や試料厚みを変えた測定、さらに照射光のエネルギーを変えた実験を行うことによって、この現象が光誘起半導体-金属転移であることの確証をつかみたい。

液体硒是一种具有硫的同源物，是由双层共价键相连的链聚合物液体，表现为半导体。在今年的研究中，我们发现了一种有趣的现象，它通过辐射在数千个埃数的极薄空间中的液体硒，并测量瞬时吸收光谱和瞬时电导率，（1）光学间隙即时封闭，Y. Sakaguchi和K. Tamura和K. Tamura和K. Tamura，J。Physens。数量级的顺序，表明一个接近所谓的最小金属电导率的值（Y. Sakaguchi和K. Tamura，J。Phys。：Condens。Matter。11（1999）659）。这种现象具有超过一定阈值的激光强度突然发生的独特特征。此外，在激光照射后几十纳秒后，该产品返回其原始状态。众所周知，在硒链中，四个P电子中的两个（硒原子的最外面电子）进入连接原子的σ-键轨道，而其余的两个P电子占据了所谓的Unbiold LP（孤对）轨道（孤对），该节没有参与键。 LP电子占据了价带的顶部，它们的作用极为重要。换句话说，在每个硒原子周围定位的LP电子之间应用交换排斥，这决定了硒链的构象（螺旋结构）。因此，从价带到传导带的LP电子的光激发可能会导致链结构的不稳定性，即构象的变化，甚至结构变化，例如链断裂和分支。我们发现的现象是在（1）LP电子激发的情况下发生的光诱导的半导体金属跃迁，（2）链结构的不稳定，以及（3）金属电子状态的出现。将来，我们想确认这种现象是通过以不同的样品温度和样品厚度进行测量的测量，以及具有变化的辐照光能的实验，是光诱导的半导体金属跃迁。