触媒反応への応用に向けた単分子ラマン顕微分光法の開拓
| Project/Area Number |
19J15306
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
越田 裕之 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 一酸化窒素 / 走査トンネル顕微鏡 / 磁性 / 水酸基 / 近藤共鳴 / STM / 光脱離 |
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| Outline of Research at the Start |
NOxの無害化などに代表される，不均一系触媒反応を研究するための手法として，単分子レベルの空間分解能を有し，表面に吸着した分子の吸着状態を1分子ずつ調べることができる顕微分光法が望まれている。しかし現状，そのような分光法は確立されているとはいえない。
近年，走査トンネル顕微鏡(STM)とラマン分光を組み合わせた探針増強ラマン分光(TERS)によって，色素分子などの有機分子の単一振動分光が可能となってきた。本研究では，そのTERSを一酸化炭素(CO)や一酸化窒素(NO)へと拡張し，触媒反応において本質的である小分子の単一振動分光法を開拓する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
一酸化窒素をAu(110)表面に吸着し,その構造と電子状態について走査トンネル顕微鏡(STM) を用いて調べた。一酸化窒素はブリッジサイトとオントップサイトの2種類の吸着状態が存在することを見出し,特に,後者に特有の近藤共鳴状態を観測した。これはオントップサイトで分子の磁性が保たれることを示唆している。さらに,同じオントップサイトへの吸着でも分子間相互作用がその磁性に影響を及ぼすことも明らかにした。この結果は理論計算によって裏付けられ,オントップサイトに吸着した一酸化窒素は表面との相互作用が比較的弱いため,分子の電子状態と磁性が金属表面上でも保たれることがわかった。本成果はPhysical Review B に原著論文として掲載された。
また，同装置にYb系ファイバーレーザ (パルス幅135 fs, 中心波長1064 nm)を組み込み，BBO結晶を介して532 nmのパルス光を発生させ，ディレイステージをもちいてポンププローブ光学系を構築した。このように，制御された遅延時間を有する二つのパルス光をSTM探針先端に照射し，探針直下の分子のダイナミクスを遅延時間の関数として測定できるようにした。
これを用いて水酸基ダイマーの光誘起フリップ運動を観測し，遅延時間の関数としてその反応レートを求めた。また同装置に波長可変ランプを組み込むことで,一酸化窒素の光脱離反応の波長依存性を実空間で調べた。脱離は可視光領域の光でも観測され,波長の低下(エネルギーの増加)とともに脱離断面積は増加することを確認した。さらに、吸着状態と脱離速度の相関を調べ,分子間相互作用によって脱離が抑制されることも見出した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
