局在プラズモンを利用した単一分子の発光・吸収特性計測に成功理化学研究所 研究グループ
局在プラズモンとは，金属微細構造の自由電子が集団的に振動することである。電子の振動に伴って，金属微細構造の周りには強い電磁場が生じる。局在プラズモンは「伝播しない光」とも呼ばれ，伝播はしないものの伝播する光と似た性質を持っている。
STM探針と金属基板の間にトンネル電流が流れると，探針と基板間の局在プラズモンが励起され発光する。今回，この局在プラズモンとフタロシアニン分子を， 数nmの距離に近づけて相互作用させると，局在プラズモンのブロードな発光ピークの上にシャープなピークやディップ（へこみ）が現れることを発見した。理論解析の結果，観測されたディップは局在プラズモンから分子へのエネルギー移動，すなわち「分子によるエネルギー吸収」によって生じ，ピークはプラズモンを吸収して励起された「分子からの発光」によって生じることが明らかになった。
有機分子を太陽電池や光触媒，発光ダイオードなどの光エネルギー変換デバイスに利用する場合，分子がどのような光を吸収し発光するのかといった光学的な特性を調べることが重要であるが，これまでの発光・吸収特性計測では，数十nmより小さな微細構造や単一分子の光学特性を詳しく調べることは困難だった。今後は，分子レベルの精度でエネルギーの動きを制御し，新しいエネルギー変換・情報処理デバイスを研究する単分子励起子光学の開拓・発展が期待される。
