触媒反応への応用に向けた単分子ラマン顕微分光法の開拓

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一酸化窒素をAu(110)表面に吸着し,その構造と電子状態について走査トンネル顕微鏡(STM) を用いて調べた。一酸化窒素はブリッジサイトとオントップサイトの2種類の吸着状態が存在することを見出し,特に,後者に特有の近藤共鳴状態を観測した。これはオントップサイトで分子の磁性が保たれることを示唆している。さらに,同じオントップサイトへの吸着でも分子間相互作用がその磁性に影響を及ぼすことも明らかにした。この結果は理論計算によって裏付けられ,オントップサイトに吸着した一酸化窒素は表面との相互作用が比較的弱いため,分子の電子状態と磁性が金属表面上でも保たれることがわかった。本成果はPhysical Review B に原著論文として掲載された。また，同装置にYb系ファイバーレーザ (パルス幅135 fs, 中心波長1064 nm)を組み込み，BBO結晶を介して532 nmのパルス光を発生させ，ディレイステージをもちいてポンププローブ光学系を構築した。このように，制御された遅延時間を有する二つのパルス光をSTM探針先端に照射し，探針直下の分子のダイナミクスを遅延時間の関数として測定できるようにした。これを用いて水酸基ダイマーの光誘起フリップ運動を観測し，遅延時間の関数としてその反応レートを求めた。また同装置に波長可変ランプを組み込むことで,一酸化窒素の光脱離反応の波長依存性を実空間で調べた。脱離は可視光領域の光でも観測され,波長の低下(エネルギーの増加)とともに脱離断面積は増加することを確認した。さらに、吸着状態と脱離速度の相関を調べ,分子間相互作用によって脱離が抑制されることも見出した。