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。

这项研究的目的是使用扫描隧道显微镜（STM）与隧道电流控制技术结合发射测量方法，使用Terahertz（THZ）光脉冲来创建基于STM的新型光谱法。 STM发射光谱是一种强大的技术，它使我们能够通过检查由从STM探针中注入高空间分辨率的隧道电流引起的局部区域的发射现象，从而可视化量子系统中的能量耗散。该技术适用于3,4,9,10-邻苯二甲酸二氢化酯（PTCDA）分子，吸附在银色底物上的NaCl绝缘膜上，并发现了一种新颖的现象，并在本年度的较低的兴奋中选择了一个新的三胞胎兴奋的状态，并在本年度兴奋地表明了这一兴奋的表现，通常是在纸上，这是一家人的表现，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的，是一定的。但是，随着发射光谱的整合，常规的STM发射光谱无法测量时间变化，例如激发态寿命。为了克服这种STM发射光谱的局限性，本研究旨在通过将其与一种使用THZ Light作为STM发射测量方法结合使用的技术来开发新的超高速度STM光谱。今年，我们通过改善了THZ凝结的镜头面积，成功地组合了STM和THZ，这在去年的挑战中提到，并改善了光学系统以允许高强度THZ产生，我们成功地观察了STM和THZ光发射信号。特别是，可以观察到从THZ引起的电流的事实中得出的现象，目前正在为提交准备这项研究的结果。预计这项研究的结果将扩展到单分子系统，并且将来可以进行时间分辨的发光测量。