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Investigation of the observation mechanism of optical transition states of organic molecules by near-field optical microscopy with force detection

力检测近场光学显微镜研究有机分子光学过渡态的观察机制

基本信息

批准号：
21H04662
负责人：
菅原康弘
金额：
$ 27.29万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04662/
关键词：
光誘起力顕微鏡近接場光学顕微鏡

项目摘要

光の電界が物質に誘起する分極は、電子の励起状態の情報を含み、光と物質との相互作用において中心的役割を担う物理量である。しかし、これまで原子スケールでこれを直接観察した例はない。本研究の目的は、力検出を用いた近接場光学顕微鏡（光誘起力顕微鏡）のさらなる超高感度化・超高分解能化を実現すると共に、その原子分解能観察の機構を解明することである。本年度は、以下のような成果が得られた。１）有機分子の分子軌道に影響しない原子レベルで平坦な絶縁性表面の作製　単一分子を効率的に光照射するため、金属探針と金属基板（ギャップモード）による増強電場を用いる。また、有機分子の分子軌道が、金属基板の電子状態と混成しないようにする必要がある。そこで、Ag(001)表面上に２原子層の絶縁性ペンタセン薄膜を形成した基板を作製した。２）近接場光学顕微鏡の超高感度・超高分解能観察の実証　物質表面の構造と局在する近接場光の分布を原子スケールでより超高感度・超高分解能に観察できることを実証した。分子としては、ペンタセン薄膜/Ag(001)基板上に吸着させたフラーレン分子を取り上げた。金属探針としては、金(Au)コート探針を用いた。３）非励起状態における単一分子の骨格構造と誘起分極パターンの解明　上記２）で取り上げたフラーレン分子の五員環と六員環を実験的に撮像することに成功した。また、光誘起力の探針と分子の間の距離依存性を測定することにも成功した。

Light の electricity industry が material に induced する extremely は, electronic の excitation state の intelligence をみ, light と matter との interaction におい cut を bear うて center service quantity である. <s:1> れをた, <s:1> れまで atoms スケれまででででれをれを directly 観 observe たた example ななな. This research aim のは, force 検 out をいた nearly by optical 顕 micro mirror (light induced force 顕 micro mirror) のさらなる super high sensitivity is changed, decomposition を will be now するとに, その atomic decomposition can 観 examine の institutions を interpret することである. For the current year, が and the following ようなような achievements が obtain られた. 1) organic molecules の molecular orbital に influence しない atomic レベルで flat surface のな never try sex as a molecular system 単を sharper rate に light するためと metal substrate, metal probe (ギャップモード) によをる raised strong electric field with いる. The mixture of また, organic molecule <s:1> molecular orbitals が, and the <s:1> electronic state of the metal substrate と is <s:1> なようにするようにするようにする necessary がある. そこでに 2, Ag (001) surface atomic layer の never try sex ペンタセをン film forming した substrate を cropping した. 2) nearly by optical 顕 micromirror の ultra-high sensitivity, ultra-high can decompose 観 examine の be the material surface の tectonic と bureau in する nearly meet light の distribution を atomic スケールでより ultra-high sensitivity, ultra-high can decompose に観 examine できることを card be した. Molecular としては, ペンタセン film/Ag (001) substrate に sorption させたフラーレン molecular を take りげた. Metal probes とてて and gold (Au)ココト probes を use とた. 3) in the excitation state における単 a molecular の bone structure と induced polarization パターンの interpret written on the 2) で take りげたフラーレン molecular の five-membered ring と six membered ring を be 験に pinch of like することに successful した. Youdaoplaceholder0, the <s:1> distance dependence between <s:1> molecules of the light-induced force <s:1> probe を was determined, and the する <s:1> とにとにを was successfully determined. Youdaoplaceholder5 たた.