ナノ物理学:持続可能な光駆動技術のための分子スイッチを発見(Nanophysics: Molecules as Switches for Sustainable Light-Driven Technologies)

2025-12-12 ミュンヘン大学(LMU)

ドイツのルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン(LMU)の研究チームは、光によって可逆的に状態が切り替わる分子スイッチの仕組みを解明し、持続可能な光駆動技術への応用可能性を示した。研究対象は、光照射によって分子構造や電子状態が変化する分子で、これによりエネルギーの流れや反応性を精密に制御できる。研究ではナノ物理学的手法を用い、単一分子レベルでのスイッチング挙動を解析し、外部電圧ではなく光のみで安定かつ効率的に制御できることを実証した。本成果は、エネルギー消費を抑えた光応答型材料や、次世代の分子エレクトロニクス、光触媒、太陽光利用デバイスの基盤技術となる可能性がある。分子を最小単位の機能素子として活用するアプローチは、将来の環境調和型ナノテクノロジーの発展に大きく貢献すると期待されている。

<関連情報>

プラズモニック金属-分子相互作用の光学的および電気的プローブ Optical and electrical probing of plasmonic metal-molecule interactions

Andrei Stefancu, Wenxuan Tang, Ming Fu, Jordan Edwards, […] , and Emiliano Cortes
Science Advances  Published:12 Dec 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aea0585

ナノ物理学:持続可能な光駆動技術のための分子スイッチを発見(Nanophysics: Molecules as Switches for Sustainable Light-Driven Technologies)

Abstract

Plasmonic nanostructures enable efficient light-to-chemical energy conversion by concentrating optical energy into nanoscale volumes. A key mechanism in this process is chemical interface damping (CID), where surface plasmons are damped by adsorbed molecules, enabling the transfer of charge to adsorbed molecules. Here, we investigate the relationship between CID and adsorbate-induced changes in dc electrical resistivity for four molecular adsorbates on gold surfaces. Our results reveal two distinct CID regimes. On one hand, CID takes place via direct resonant electronic transitions to the lowest unoccupied molecular orbital. This mechanism is dependent on plasmon energy. In the second regime, plasmon damping takes place through inelastic electron scattering at the metal-molecule interface. This regime shows a weaker dependency on plasmon energy. This mechanism also leads to adsorbate-induced changes in dc resistivity. These findings provide previously unidentified insights into the microscopic origins of plasmon damping and offer a unified framework for understanding metal-adsorbate energy transfer.

0403電子応用
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