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チタニア表面上での金ナノ構造物質の電子状態と電子ダイナミックス

Research Project

Project/Area Number 17029069
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionInstitute for Molecular Science

Principal Investigator

松本 吉泰  分子科学研究所, 分子スケールナノサイエンスセンター, 教授 (70181790)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡邊 一也  分子科学研究所, 分子スケールナノサイエンスセンター, 助手 (30300718)
松本 健俊  分子科学研究所, 分子スケールナノサイエンスセンター, 助手 (20390643)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords金ナノクラスター / チタニア / 走査型トンネル顕微鏡 / プラズマエッチング / 光触媒 / アルカンチオール / 金酸化物 / 焼結
Research Abstract

本年度は、チタニア表面上の金ナノクラスターのモデル触媒を構築し、金ナノクラスターにおける還元反応について重点的に研究を行った。
アルカンチオールで保護された金ナノ粒子を、HAuCl_4水溶液をCH_3(CH_2)_7NBrのトルエン溶液と撹拌し、NaBH_4及びヘキサンチオールを加えて還元することにより調整した。えられた金ナノクラスターをゲルパーミーションクロマトグラフィーによりサイズ選別した。金ナノクラスターのTiO_2(11O)表面への担持は、LB膜の調製と同様なdip coating法により行った。このように作成した試料を酸素プラズマエッチングにより、保護基を除去した。この際、金ナノクラスターは酸化され、Au_2O_3を生成する。そこで、この金ナノクラスターにCO、エチレン、水素分子、水素原子などに露出し、還元反応効率を調べた。この結果、水素原子による還元反応効率が予想通り最も高いことが判明した他、これに次いでCOが高く、エチレン、水素分子は極めて小さな還元能を示すことがわかった。
さらに、上記のような酸素処理をした金ナノクラスターにおける光化学反応について研究を行った。この試料に紫外光を照射すると、自発的に金クラスターが還元されるとともに、炭素がクラスター表面に析出してくることをはじめて見出した。気相からは還元剤を導入していないのでこの現象を説明するために金ナノクラスター表面近傍の組成を表面温度、照射する波長を系統的に変えながら定量的に測定した。その結果、光還元反応のメカニズムとして以下のような結論に到達した。すなわち、Au-O結合の励起は光照射による電子励起が関与しており、電子励起によって活性化された酸素原子が近傍の炭素原子と結合してCOとして真空中に脱離する。また、光吸収の結果起きるサンプルの温度上昇が金ナノクラスター内部からのC析出を促していると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2007 2006 2005 2003

All Journal Article (9 results)

  • [Journal Article] Deposition and fabrication of alkanethiolate gold nanocluster films on Ti0_2(110) and the effects of plasma etching2007

    • Author(s)
      T.Matsumoto, P.Nickut, T.Sawada, H.Tsunoyama, K.Watanabe, T.Tsukuda, K.Al-Shamery, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      Surf. Sci. (印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermal and Photochemical Reactivity of Oxygen Atoms on Gold Nanocluster Surfaces2007

    • Author(s)
      T.Matsumoto, P.Nickut, H.Tsunoyama, K.Watanabe, T.Tsukuda, K.Al-Shamery, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      Surf. Sci. (印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Photochemistry of cyclohexane on Cu(111)2006

    • Author(s)
      D.Yamaguchi, T.Matsumoto, K.Watanabe, N.Takagi, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys. 8

      Pages: 179-185

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Femtosecond wavepacket dynamics of Cs adsorbates on Pt(111) : coverage and temperature dependences2005

    • Author(s)
      K.Watanabe, N.Takagi, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      Phys Rev B 71

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] The electronic structure and femtosecond electron transfer dynamics at noble metal/tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum interfaces2005

    • Author(s)
      D.Ino, K.Watanabe, N.Takagi, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      Phys Rev, B 71

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mode selective excitation of coherent surface phonons on alkali-covered metal surfaces2005

    • Author(s)
      K.Watanabe, N.Takagi, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      Phys.Chem.Chem.Phys. 7

      Pages: 2697-2700

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] In-situ Observation of CO Oxidation on Ag(110)(2x1)-O by Scanning Tunneling Microscopy : Structural Fluctuation and Catalytic Activity2005

    • Author(s)
      O.Nakagoe, K.Watanabe, N.Takagi, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B 109

      Pages: 14536-14543

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electron Transfer Dynamics from Organic Adsorbate to a Semiconductor Surface : Zinc -Phthalocyanine on TiO2(110)2005

    • Author(s)
      D.Ino, K.Watanabe, N.Takagi, Y.Matsumoto
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B 109

      Pages: 18018-18024

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Excitation mechanism and ultrafast vibrational wavepacket dynamics of alkali-metal atoms on Pt(111)2003

    • Author(s)
      Matsumoto, K.Watanabe, N.Takagi
    • Journal Title

      Surf Sci 593

      Pages: 110-115

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2018-03-28  

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