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テラヘルツ光パルスを用いたＳＴＭ超高速単一分子発光分光法の開発

使用太赫兹光脉冲开发 STM 超快单分子发射光谱

基本信息

批准号：
18J11856
负责人：
木村謙介
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いた発光測定手法に、テラヘルツ(THz)光パルスを用いたトンネル電流の制御技術を組み合わせて、STMをベースとした新規な分光手法を創出することである。STM発光分光法は、STM探針から注入されるトンネル電流によって引き起こされる局所領域からの発光現象を高い空間分解能で調べる事で、量子系のエネルギー散逸を可視化することができる強力な手法である。この手法を、銀基板上に成長したNaCl絶縁体膜上に吸着した3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物(PTCDA)分子に対して適用し、低電圧において三重項励起状態が選択的に形成されるという新規現象を発見し、今年度論文として報告した一般に、三重項励起状態は一重項励起状態と寿命が異なることが知られている。しかし、従来のSTM発光分光法では積算して発光スペクトルを得るため、励起状態寿命などの時間的な変遷を測定することは出来ない。このようなSTM発光分光法の制限を打破するため、本研究ではSTM発光測定手法にTHz光を用いた瞬間的にトンネル電流を制御する技術と組み合わせて、新規なSTM超高速分光法の開発を目指した。今年度は、昨年度課題に挙がっていたTHz集光用のレンズ周りを改良、高強度なTHz発生ができるように光学系を改良することで、STMとTHzを組み合すことに成功し、世界で初めてTHz電流誘起のSTM発光信号を観測することに成功した。特に、THz誘起の電流であることを由来とする現象を観測することができ、本研究成果は現在投稿準備中である。今後、本研究成果をもとに単一分子系に拡張され、時間分解発光測定が実現できると期待される。

The purpose of this study is to investigate the new method of optical spectroscopy for STM (Optical Micromirror) and THz (Optical Micromirror). STM Photoluminescence Method: The STM probe is injected into the optical field, and the optical field is modulated by high spatial resolution energy. The optical field of the quantum system is visualized by powerful techniques. This technique is suitable for growth on silver substrates and adsorption on NaCl insulating films. Low voltage triple-term excitation states are selected to form new phenomena. This year's paper reports general triple-term excitation states and lifetime differences. In addition, STM emission spectroscopy can be used to calculate the accumulation of light and determine the time of excitation. This study aims at breaking the limitation of STM optical emission spectroscopy, combining the techniques of STM optical emission measurement, THz optical emission transient generation current control, and new STM ultra-high speed spectroscopy development. This year's annual project is to improve the optical system for THz light collection, high-intensity THz generation, STM and THz combination, and successfully detect the optical signal induced by THz current for the first time in the world. The results of this study are currently being prepared for submission. In the future, the results of this study will be published in a single molecular system, and the time decomposition and luminescence measurement will be implemented in the future.