Theoretical study of photoinduced force scanning microscopy for observation of excited states of single molecules

光诱导力扫描显微镜观察单分子激发态的理论研究

• 批准号: 21K14554
• 负责人: 山根 秀勝
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14554/
• 关键词: プラズモン; 光誘起力顕微鏡; 光マニピュレーション; 離散双極子近似; 光物性理論; 単一分子; キラル分子; superchiral field

本研究の解析手法では、分子内部の構造を分子の波動関数から取り込んでいるため、理論的には分子や分子内部に働く輻射力を解析することが可能である。前年度に完成させた電場応答解析の計算手法を用いて、本年度は単一のキラル分子に働く光圧について光と分子の微視的な相互作用の観点から解析した。光誘起力顕微鏡によるキラル分子の光学応答計測により得られた知見をもとに、単一のキラル分子内部に働く輻射力を解析した。分子のキラリティは、巨視的な観測から得られた変数を用いた現象論的な取り扱いをするのではなく、量子化学計算から得られた分子の内部分極の空間構造として応答電場解析に取り込むことで、局在プラズモン中のキラル分子の内部構造に起因する光学応答を解析することができるようになった。これにより、分子に働く光圧の分子配向依存性や回転トルクを評価することに成功した。キラルプラズモニックナノ構造体によって誘起されるsuperchiral fieldとの相互作用により、キラル分子のエナンチオマーには互いに反対方向のキラル勾配力が働く。本研究の定量的な解析により、単一分子レベルのエナンチオ選択的光トラッピングの可能性を示した。また、同様の解析手法により、光ピンセットと薄層クロマトグラフ(TLC)を組み合わせた新しい化学分析手法である「プラズモンTLC法」について、実験グループと協力し、光圧による波長依存性や試料の共鳴特性依存性について理論的に解析することで、その機能を実証した。

The purpose of this study is to analyze the method of analysis, the number of wave activity in molecules, the number of waves in molecules, and the theoretical analysis of the radiation force in molecules. In the previous year, we completed the analysis of the computer field response by using the computer calculation method, and this year, we used the interaction point analysis method of the optical molecular micro-satellite. The light plays an important role in the analysis of the radiation force in the molecule. Molecular televisions and giant televisions are used to obtain the number of bifurcations by using the theory of computer image theory, quantum chemistry calculation and the analysis of computer field analysis. The bureau is responsible for the internal cause of the molecule in the data processing system. The molecular orientation dependence is closely related to the success of the molecular alignment. We need to know that the superchiral field interaction occurs in the reverse direction of the interaction between the molecules. In this study, the quantitative analysis of the possibility of the selection of light in the field of quantitative analysis and molecular analysis. The chemical analysis method of chemical analysis, the method of TLC, the method of coordination, the theory of co-dependence of wave length-dependent properties of optical materials, the theory of co-dependence of properties, and the theory of co-dependence of wave length-dependent properties of optical materials were analyzed in combination with the new methods of chemical analysis, chemical analysis, TLC, optical spectroscopy, wave length-dependence, optical properties, and so on.

项目成果

Interplay between plasmonic resonance and microscopic nonlocality of nanomaterials

等离子体共振与纳米材料微观非定域性之间的相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Hajime Ishihara;Hidemasa Yamane;and Nobuhiko Yokoshi
• 通讯作者: and Nobuhiko Yokoshi

キラルな金ナノ微粒子に働く光勾配力の評価

光学梯度力作用于手性金纳米粒子的评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 山西絢介;Ahn Hyo-Yong;山根秀勝;橋谷田俊;石原一;Nam Ki Tae;岡本裕巳
• 通讯作者: 岡本裕巳

Theory of Single Molecular Near Field Circular Dichroism by Photo-induce Force Microscopy

光诱导力显微镜单分子近场圆二色性理论

• 发表时间: 2021
• 期刊: The 11th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META2021), Proceedings
• 作者: Hajime Ishihara;Hidemasa Yamane;and Nobuhiko Yokoshi
• 通讯作者: and Nobuhiko Yokoshi

Development of plasmonic thin-layer chromatography for size-selective and optical-property-dependent separation of quantum dots

• DOI: 10.1038/s41427-022-00414-3
• 发表时间: 2022-07
• 期刊: NPG Asia Materials
• 影响因子: 9.7
• 作者: T. Torimoto;N. Yamaguchi;Yui Maeda;Kazutaka Akiyoshi;T. Kameyama;T. Nagai;T. Shoji;Hidemasa Yamane-Hidem

光誘起力顕微鏡による光圧分光マッピング

使用光诱导力显微镜进行光学压力光谱测绘

• 发表时间: 2021
• 作者: 山西絢介;山根秀勝;余越伸彦;鳥本司;石原一;菅原康弘
• 通讯作者: 菅原康弘