Creating nano-scale molecular polariton states on metal surfaces

在金属表面创建纳米级分子极化子态

• 批准号: 22KJ3099
• 负责人: 高橋 翔太
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3099/
• 关键词: 表面分子; 非線形分光法; プラズモニクス; 極微分光法; レーザー分光法; 強結合; ポラリトン状態

本年度はナノサイズの極微ポラリトンの検出・評価に必須な、光の回折限界を超える極微非線形分光手法の開発に取り組んだ。具体的には、走査トンネル顕微鏡（STM）と超短パルスレーザーを組み合わせた新奇極微非線形分光手法の実現のため、金属プローブ探針先端と金属基板の間のナノギャップで起こるプラズモニック電場増強特性を正確に把握するとともに、これを有効に制御・利用することに挑戦した。従来の通説では、ナノギャップにおける電場増強特性はギャップ近傍のナノスケールの探針先端形状が支配すると考えられてきたが、形状の異なる複数の探針を用いてナノギャップからの非線形光学応答を詳細に分析・評価したところ、探針先端の形状に加えマイクロメートルスケールの探針シャフトの構造も光増強特性に大きな影響を与えていることが明らかになった。また、STM金属探針の光増強特性は非常に広帯域な波長帯をカバーすることも明らかにしており、このような特異的な光学特性は光の波長変換を伴う非線形光学現象を増幅させる際に非常に有効に機能することも判明した。さらに、探針の幾何学的形状の情報からSTM金属探針の非線形光学特性を理論的に精度よく予測する試みにも成功しており、より緻密なプラズモニック探針の成型・制御に役立った。こうした知見に立脚することで、当該年度には表面ナノ分子系に対する極微非線形分光の測定にも成功しており、極微分光計測の新たな可能性を見出すことができた。

This year は ナ ノ サ イ ズ の minimal ポ ラ リ ト ン の 検 out, review 価 に must な, light の inflexion limit を super え る minimal nonlinear spectroscopic technique の open 発 に group take り ん だ. Specific に は, walkthroughs ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) と ultrashort パ ル ス レ ー ザ ー を group み close わ せ た novel microscopic nonlinear spectroscopic technique の be presently の た め, metal プ ロ ー ブ probe apex と between metal substrate の の ナ ノ ギ ャ ッ プ で up こ る プ ラ ズ モ ニ ッ ク strong electric field raised feature を に grasp す る と と も に, こ れ を have sharper に system, use Youdaoplaceholder0 する とに pick up battle た. 従 の tong said で は, ナ ノ ギ ャ ッ プ に お け る strong electric field raised feature は ギ ャ ッ プ nearly alongside の ナ ノ ス ケ ー ル の probe apex shape が dominate す る と exam え ら れ て き た が, shape の different な る plural を の probe with い て ナ ノ ギ ャ ッ プ か ら の nonlinear optical 応 answer を に detailed analysis, evaluation of 価 し た と こ ろ, probe apex の shape に え マ イ ク ロ メ ー ト ル ス ケ ー ル の probe シ ャ フ ト の structure strong rights も light features large に き な influence を and え て い る こ と が Ming ら か に な っ た. Strong rights ま た, STM metal probe の light feature は very に hiroo 帯 domain な wavelength 帯 を カ バ ー す る こ と も Ming ら か に し て お り, こ の よ う な specific な optical properties は の light wavelength variations in を with う nonlinear optical phenomena of を raised さ せ る interstate に very に have sharper に function す る こ と も.at し た. さ ら に, probe の geometry shape の intelligence か ら STM metal probe の に precision of the theory of nonlinear optical properties を よ く be す る try み に も successful し て お り, よ り dense な プ ラ ズ モ ニ ッ ク probe の, molding system, royal に servants made っ た. こ う し た knowledge に footing す る こ と で, when the annual に は surface ナ ノ molecular system に す seaborne る determination of microscopic nonlinear spectral の に も successful し て お り, a differential optical measuring の new た な を likely see a す こ と が で き た.

项目成果

Concerted effects of local and nonlocal plasmons on the broadband nonlinear optical response in tip-enhanced nanophotonics

局部和非局部等离子体激元对尖端增强纳米光子学中宽带非线性光学响应的​​协同效应

• DOI: 10.26434/chemrxiv-2023-7phst
• 发表时间: 2023
• 期刊: ChemRxiv
• 作者: Takahashi Shota;Sakurai Atsunori;Mochizuki Tatsuto;Sugimoto Toshiki
• 通讯作者: Sugimoto Toshiki

STM探針-基板ナノ共振器のプラズモニック二次非線形光学応答

STM 尖端-基底纳米腔的等离子体二阶非线性光学响应

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋翔太;櫻井敦教;望月達人;杉本敏樹
• 通讯作者: 杉本敏樹

金属表面ナノ分子系における探針増強二次非線形光学過程

金属表面纳米分子系统中尖端增强的二阶非线性光学过程

• 发表时间: 2023
• 作者: 高橋翔太;櫻井敦教;望月達人;杉本敏樹
• 通讯作者: 杉本敏樹

Second Harmonic and Sum Frequency Generation Induced by the Optical Field Enhancement at Plasmonic Nanojunctions

等离激元纳米结光场增强引起的二次谐波和和频产生

• 发表时间: 2023
• 作者: Atsunori Sakurai;Shota Takahashi Tatsuto Mochizuki;and Toshiki Sugimoto
• 通讯作者: and Toshiki Sugimoto