理研，分子間のエネルギー移動を観察

理化学研究所（理研）の研究チームは，二種類の分子が隣接する異分子ダイマー（二量体）におけるエネルギー移動を単分子レベルで計測することに成功した（ニュースリリース）。

分子間のエネルギー移動は，光合成反応や太陽電池・光触媒などのエネルギー変換デバイスの動作に不可欠な物理現象。これまで，エネルギー移動の研究には主に光学顕微鏡が用いられてきたが，空間分解能が数100nmと不十分なため，1nmのスケールで起こるエネルギー移動の詳細は未解明だった。

一方，原子スケールの空間分解能を持つ走査トンネル顕微鏡（STM）をベースとした発光分光法（STM発光分光法）を用いた研究では，近年，さまざまな現象が単分子レベルで観測されており，エネルギー移動の研究への応用が期待されていた。

今回，研究チームは独自に開発したSTM発光分光装置を用いて，数nmの距離に近接したフタロシアニン（H₂Pc）分子とマグネシウムフタロシアニン（MgPc）分子の間のエネルギー移動を調べた。

2種類の発光性分子のうち，片方をSTMのトンネル電流で局所的に励起させ，発光スペクトルの測定を行なった。もし，分子から分子へエネルギー移動が起これば，励起させた分子の発光に加えて，直接励起されていない分子の発光も測定される。

その結果，STMのトンネル電流でMgPc分子のみを局所的に励起すると，数nmの距離で隣接するH₂Pc分子がMgPc分子からのエネルギー移動によって励起され発光することを見出した。さらに，H₂Pc分子内の水素原子の移動に起因して，エネルギー移動の確率が変動する現象を発見し，H₂Pc分子がエネルギー移動を制御する｢単分子バルブ｣として機能することを示した。

この研究は，励起エネルギーの動きを分子レベルの精度で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，単分子励起子工学の開拓につながるとしている。

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