局在表面プラズモン共鳴によるキラル分子の円偏光発光特性の変調機構の解明

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キラル分子の円偏光発光において、左円偏光と右円偏光の発光強度差や、発光量子収率を大きくすることが応用に向けて必要不可欠である。近年、このような円偏光発光特性が、キラル分子に近接する金属ナノ構造の局在表面プラズモンで大きく変調されることがわかってきたが、未だにその詳細は未解決である。本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)をベースにしたトンネル電子誘起発光測定によって、キラル分子(キラルPTCDI分子)の円偏光発光特性を単分子レベルから精査することを目的としている。本年度は、まずSTMトンネル電子誘起発光測定におけて必要なNiAl(110)上の酸化膜の作成を行った。酸素暴露量や作成条件を系統的に変化させることで、酸化膜を表面一様に作成できる条件を見出した。次に、この酸化膜上に吸着したキラルPTCDI分子の発光特性を、単分子のPTCDI分子とクラスターのPTCDI分子という分子のサイズの違いに着目して発光特性を比較した。まず、これらの発光強度を調べると、単分子のほうが、クラスター分子の発光強度が強いことがわかった。さらに円偏光発光を調べると、左円偏光と右円偏光の強度の差についても単分子のほうが大きかった。そこで、クラスターの発光特性について、STM測定と同時にフォトンカウントを取得し、分子内での発光をより詳細に調べてみると、基板に近い分子のほうがよく発光することがわかった。分子同士での相互作用により、単分子に比べて発光強度が弱くなっていると考えらえる。以上のように、本年度は、単分子レベルでの円偏光発光特性を解明する上で重要な、クラスターサイズと円偏光発光特性の関係についての知見を得ることができた。