量子相関光子対を利用した高効率２光子励起法の開拓とその光化学反応への応用

利用量子相关光子对的高效双光子激发方法的发展及其在光化学反应中的应用

• 批准号: 19J10328
• 负责人: 長坂 龍洋
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10328/
• 关键词: 量子相関光子対; 2光子吸収; 6π電子環状反応; 光異性化反応

令和2年度は、高効率な2光子吸収の観測を目指し、昨年度に探索した試料である6π電子系の励起状態ダイナミクスの解明及び量子相関光子対による2光子吸収断面積の測定に取り組んだ。用いた試料である2,3-dithiazolylbenzothiophene (DTA)の励起状態ダイナミクスについては時間分解過渡吸収及び蛍光スペクトル測定の結果を詳細に分析することにより、開環体励起後、大部分が閉環体の励起状態が生成する新規の経路を辿ることを特定した。本結果については分子内の水素結合やS-N相互作用といった分子内の相互作用による分子の構造変化の抑制に起因するものと考えられるが、円錐交差（CI）を迂回して閉環反応が進行するため、CIを介して基底状態の閉環体が生成するという従来のスキームとは全く異なるメカニズムである。一連の研究成果は国際学術誌に掲載された。量子相関光子対による2光子吸収断面積の測定については、昨年度に構築した量子相関光子対の発生光学系を用いた。測定のたびにHong-Ou-Mandel (HOM)干渉を行い、良質な量子相関光子対の発生を確認したうえで実際の試料に対して適用した。その結果、古典光において高い2光子吸収を示す有機色素やDTAに対して吸収挙動は観測できたものの、1光子吸収による寄与を十分に取り除くことが困難であり、純粋な量子相関光子対による高効率な2光子吸収を評価することはできなかった。今後は、量子相関光子対の発生波長や観測系の調整を行うことで1光子吸収による寄与を減らす検討を重ねることで、純粋な量子相関光子対による2光子吸収の寄与の観測を目指す。

In this paper, we investigate the excitation state of 6π electron system and the measurement of 2-photon absorption area of quantum correlation photon in the sample. The excitation state of 2,3-dithiazolylbenzothene (DTA) was analyzed in detail with the sample. After the excitation of open loop, the excitation state of closed loop was generated in most cases. The results show that the mechanism of molecular structural transformation inhibition caused by the interaction of S-N and intramolecular water elements is investigated. A series of research results have been published in international academic journals. In the past year, the optical system for the generation of quantum correlated photons has been constructed for the determination of the absorption area of two photons. The detection of Hong-Ou-Mandel (HOM) interference was performed, and the generation of high-quality quantum correlation photons was confirmed. The results are as follows: classical light, high 2-photon absorption, organic pigment, DTA, absorption, measurement, 1-photon absorption, and 10-photon absorption are difficult to eliminate, pure quantum correlation photon, high 2-photon absorption, and evaluation. In the future, the emission wavelength and detection system of quantum correlation photon pairs should be adjusted.

项目成果

特異的な6π電子環状反応を示すジチアゾリルアリーレン誘導体の反応メカニズムの解明

阐明具有特定6π电子环反应的二噻唑基亚芳基衍生物的反应机理

• 发表时间: 2019
• 作者: NAGASAKA;Tatsuhiro;SOTOME Hikaru;URIARTE Lucas;SLIWA Michel;KAWAI Tsuyoshi;MIYASAKA Hiroshi;長坂 龍洋・五月女 光・Uriarte Martinez Lucas・Sliwa Michel・河合 壯・宮坂 博
• 通讯作者: 長坂 龍洋・五月女 光・Uriarte Martinez Lucas・Sliwa Michel・河合 壯・宮坂 博

Cycloreversion Reaction of Diarylethene Derivatives Induced by Simultaneous Two-photon Absorption

双光子同时吸收诱导二芳基乙烯衍生物的环化反应

• 发表时间: 2020
• 作者: Tatsuhiro Nagasaka;Hikaru Sotome;Kenji Kamada;Seiya Kobatake;Hiroshi Miyasaka
• 通讯作者: Hiroshi Miyasaka

Excited State Dynamics in the Open Form of a Diarylethene Derivative: Approach to Highly Efficient Reaction

二芳基乙烯衍生物开放形式的激发态动力学：高效反应的方法

• 发表时间: 2020
• 作者: Tatsuhiro Nagasaka;Hikaru Sotome;Hiroshi Miyasaka
• 通讯作者: Hiroshi Miyasaka

Specific electrocyclic reaction dynamics of a dithiazolylarylene derivative

二噻唑亚芳基衍生物的特定电环反应动力学

• 发表时间: 2019
• 作者: Tatsuhiro Nagasaka;Hikaru Sotome;Lucas Martinez Uriarte;Michel Sliwa;Tsuyoshi Kawai;Hiroshi Miyasaka
• 通讯作者: Hiroshi Miyasaka

Elucidation of 6π-electrocyclic reaction dynamics of a dithiazolylarylene derivative

二噻唑亚芳基衍生物的 6π-电环反应动力学的阐明

• 发表时间: 2019
• 作者: Tatsuhiro Nagasaka;Hikaru Sotome;Ryosuke Sei;Tsuyoshi Kawai;Hiroshi Miyasaka
• 通讯作者: Hiroshi Miyasaka