化学：振動エネルギーの輸送と集中による異性化の促進

可視光の吸収と、その結果生じる電子励起のフェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）を通した反応中心への輸送は、生物学的光捕集系の動作に不可欠であり、合成染料、ポリマー、ナノドットから作られたさまざまな人工系に用いられている。FRETを記述する基本式は、振動–振動（V–V）エネルギー移動を記述する基本式に類似しており、これは、原理的には振動エネルギーの輸送と局在化も可能であることを示唆している。振動励起によって反応が促進され得ることが知られているが、振動エネルギーの輸送と集中によっても反応が促進され得るかどうかはまだ報告されていない。最近我々は、NaCl(100)表面のCO吸着質層に振動エネルギーをプールすることで配向異性化が可能になることを実証した。今回我々は、その研究に基づいて、厚い¹²C¹⁶O被覆層を用いると、より多くの中赤外光子が吸収され、その結果生じる振動励起がV–Vエネルギー移動によって¹³C¹⁸O–NaCl界面へと輸送されて、異性化反応がより効率的に進行することを示す。この界面で達成された振動エネルギー密度は、界面COの直接励起で得た振動エネルギー密度の30倍であった。我々は、系の設計を入念に行えば、こうした概念を用いて他の化学変換を駆動できる可能性があり、凝縮相化学への新たなアプローチが得られると予想する。

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