分光法：原子レベルで閉じ込められた光による単一分子の基準振動の可視化

分子の内部振動は、化学的性質や細胞機能の基礎となる構造変化を駆動する。振動周波数は分光法によって測定されるが、運動の基準振動は、可視化に光学系の回折限界よりも約3桁小さいオングストロームスケールの空間分解能の顕微鏡法が必要であるため、理論によって推測されている。探針増強ラマン分光顕微鏡法（TER-SM）は、金属探針を用いて集光し、表面増強ラマン効果を用いて個々の分子の信号を増幅することによって、必要なサブ分子空間分解能に達しており、光をピコ共振器に閉じ込められることが確認され、分子振動の直接可視化が期待されている。今回我々は、極低温超高真空走査型トンネル顕微鏡の精密制御可能な接合部でTER-SMを用いることによって、プラズモンの量子トンネル領域での探針原子と分子の間のサブ原子スケールの距離での分離をオングストロームスケールの分解能で明らかにできることを示す。我々は、単一分子内の振動スペクトルを記録し、基準振動の画像を得て、振動によって駆動される分子内電荷や電流を原子レベルで解析した。今回の解析結果は、原子論的近接場の光学にパラダイムをもたらすものである。

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