Ｒｙｄｂｅｒｇ状態を利用した長距離・超高速電子移動反応の実現

利用里德堡态实现长距离超快电子转移反应

• 批准号: 19J13917
• 负责人: 古賀 雅史
• 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-19J13917/
• 关键词: 光イオン化; 電子移動反応; 溶媒和; Rydberg状態; 芳香族アミン; 電子移動; フェムト秒; 過渡吸収; 溶媒和電子

前年度に引き続き、Rydberg状態のような非局在化した分子軌道を持つ電子状態を介した光イオン化ダイナミクスの検証を行った。加えて、そのような特異的高位電子励起状態を長距離電子移動反応へ応用することを試みた。光イオン化ダイナミクスの検証では、前年度までに構築したフェムト秒逐次二光子励起過渡吸収スペクトル測定手法をさらに発展させ、励起光の波長を自在に変換できる測定系を構築した。これを用い、高位電子励起状態を介した光イオン化ダイナミクスに対する励起エネルギー依存性の検証を行なった。エタノール中N,N-dimethylanilineにおける測定では、中間体を介したピコ秒スケールで進行するイオン化反応量子収率が励起エネルギーに強く依存する様子が観測された。さらに、この”遅い”イオン化の結果放出される電子は、放出直後から強く溶媒和された束縛状態にあることを明らかにした。以上の結果は、特定の励起エネルギーにおいて非局在化した軌道をもつ励起状態が生成しており、その電子放出過程が周囲溶媒の配向緩和に強く影響を受けることを示唆した。さらに、得られた光イオン化ダイナミクスの知見をもとに、液相中高位励起状態を利用した長距離・超高速電子移動反応への応用を試みた。実験では、アセトニトリル中ピレンの紫外二光子励起を誘起し、平均距離3 nmの位置に存在するように溶解させたビフェニル分子への電子移動反応を過渡吸収スペクトル測定によって検証した。結果として、光励起直後（100フェムト秒以内）からアクセプター分子のアニオン種の生成が観測された。さらにビフェニルの還元電位はピレンよりも高く、通常の光利用では誘起できない高電位電荷分離状態の生成を確認した。以上のように、多光子イオン化における電子非局在化を利用した長距離・超高速・かつ高電位を得る電子移動反応を実現した。

Before the annual に lead き 続 き, Rydberg states の よ う な bureau in turn し た molecular orbital を hold つ electronic state を interface し た light イ オ ン change ダ イ ナ ミ ク ス の 検 line card を っ た. Add えて, そ, そ, ような. Special high-order electron excitation state を. Long-distance electron movement inverse 応へ応. Use する, する, とを to test みた. Light イ オ ン change ダ イ ナ ミ ク ス の 検 card で は, former annual ま で に build し た フ ェ ム ト second successive two photon excitation as suction 収 ス ペ ク ト ル determination technique を さ ら に 発 exhibition さ せ, excitation wavelength light の を comfortable に variations in で き る measurement system を build し た. こ れ を い, high electron excitation state を interface し た light イ オ ン change ダ イ ナ ミ ク ス に す seaborne る wound up エ ネ ル ギ ー dependency の 検 line card を な っ た. エ タ ノ ー ル in N, N - dimethylaniline に お け る determination で は, intermediates を interface し た ピ コ seconds ス ケ ー ル で for す る イ オ ン anti 応 quantum 収 rates が wound up エ ネ ル ギ ー に strong く dependent す る others child が 観 measuring さ れ た. さ ら に, こ の 遅 "い" イ オ result の ン release さ れ る electronic は, sent out straight after か ら strong く solvent and さ れ た bound state に あ る こ と を Ming ら か に し た. は の results above, specific の wound up エ ネ ル ギ ー に お い て bureau in turn し た orbit を も つ excitation state が generated し て お り, そ の electronic release process が weeks 囲 strong solvent の match to ease に く を by け る こ と を in stopping し た. さ ら に, ら れ た light イ オ ン change ダ イ ナ ミ ク ス の knowledge を も と に, liquid of high excitation state を using し た over long distances, ultra-high speed moving against 応 へ の try を 応 み た. Be 験 で は, ア セ ト ニ ト リ ル in ピ レ ン の uv two photon excitation を induced し, average distance 3 nm の position に す る よ う に dissolved さ せ た ビ フ ェ ニ ル molecular へ の electronic mobile anti 応 を transition suction 収 ス ペ ク ト ル determination に よ っ て 検 card し た. The results show that と て て, after the light-excited straightening (within 100フェムト seconds), the らア らア セプタ セプタ と, the molecular <s:1> アニ アニ <e:1>, the <s:1> species of <s:1> are generated by が観 measurement された. さ ら に ビ フ ェ ニ ル の is yuan potential は ピ レ ン よ り も く, usually の light using で は induced で き な い high potential charge separation state の generated を confirm し た. Above の よ う に, multiphoton イ オ ン change に お け る electronic the bureau in を use し た over long distances, ultra-high speed, か つ high potential を る electronic mobile anti 応 を be presently し た.

项目成果

Optical micromanipulation using nonliner photo-responses

使用非线性光响应的光学显微操作

• DOI: 10.1117/12.2573529
• 发表时间: 2020
• 期刊: Proc. SPIE
• 作者: Ito Syoji;Nakamura Shinya;Hayasaka Mizuki;Koga Masafumi;Setoura Kenji;Sotome Hikaru;Miyasaka Hiroshi
• 通讯作者: Miyasaka Hiroshi

Observation of carrier dynamics of ZnS-AgInS2 dumbbell-shaped quantum-dot by means of femtosecond transient absorption spectroscopy

飞秒瞬态吸收光谱观察ZnS-AgInS2哑铃形量子点载流子动力学

• 发表时间: 2020
• 作者: KOGA Masafumi;MASUOKA Ko;KOYAMA Seiya;ITO Syoji;TORIMOTO Tsukasa;MIYASAKA Hiroshi
• 通讯作者: MIYASAKA Hiroshi

Ultrafast capture of electrons ejected by photoionization leading to the formation of a charge-separated state at a high energy level

• DOI: 10.1039/d0cp02029j
• 发表时间: 2020-08-21
• 期刊: PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 3.3
• 作者: Kawakami, Tomomi;Koga, Masafumi;Miyasaka, Hiroshi
• 通讯作者: Miyasaka, Hiroshi

フェムト秒逐次二光子励起による液相中芳香族化合物の光イオン化ダイナミクス

飞秒连续双光子激发液相芳香族化合物的光电离动力学

• 发表时间: 2019
• 作者: 古賀 雅史;井出 直樹;川上 友美;五月女 光;宮坂 博
• 通讯作者: 宮坂 博

Excited State Dynamics for Visible Light Sensitization of Fast Photochromic Phenoxyl-Imidazolyl Radical Complex with Aryl Ketone

• DOI: 10.3762/bxiv.2019.46.v1
• 发表时间: 2019-06
• 作者: Yoichi Kobayashi;Yukie Mamiya;Katsuya Mutoh;Hikaru Sotome;Masafumi Koga;H. Miyasaka;J. Abe