Structural analysis for photo-excited Titania surfaces by using total-reflection high-energy positron diffraction
| Project/Area Number |
19K12651
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
MOCHIZUKI Izumi 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (30579058)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 表面 / 回折 / 陽電子 / 全反射高速陽電子回折(TRHEPD) / チタニア / 量子ビーム / 低速陽電子 / 全反射高速陽電子回折 / 金属酸化物触媒 / アナターゼ型チタニア / 陽電子回折 / 表面構造解析 / 光触媒反応 |
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| Outline of Research at the Start |
触媒研究においては実用状態の機能探索が主に行われているが、その素過程の正しい理解、すなわち活性点である表面のモルフォロジ変化を明確にしつつ、機能解明することが新たな課題となっている。本研究は、光触媒材料であるアナターゼ型チタニアの未解決の表面原子配列を、全反射高速陽電子回折（TRHEPD）法をもちいて解明する。加えて、光触媒作用における長年の議論を決着させるため、酸素、水素、水などの雰囲気やその場で光照射できる環境を試料準備チェンバ内につくり、疑似的な触媒反応環境下における表面モルフォロジ変化を、原子配置の観点からTRHEPDで精緻に明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study determined the structure of an anatase-type TiO2 (001) (4×1) surface. We found that the add-molecule model explains TRHEPD experimental results. This settled the 20-year debate on the structural model of the surface. We successfully introduced a data-scientific method which enables precise and fast determination of atomic configurations in TRHEPD structural analysis. In the future, we will develop a new analytical method for the "time-resolved" TRHEPD structural analysis in the study of an anatase-type TiO2 (101) (1×1) surface.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
Anatase型TiO2(001)(4×1)表面構造を決定し、add-moleculeモデルが、一連のTRHEPD実験結果を説明できることが分かった。これにより、20年間議論されてきた構造モデルの論争に決着をつけた。また、TRHEPD構造解析において原子配置の精緻かつ高速な解析を可能にする汎用表面構造解析ソフトの開発＆導入に成功した。これにより、経験の乏しいユーザーでも経験者に匹敵する解析を，自動かつ簡便に行うことができるようになった。
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Report
(4 results)
Research Products
(29 results)
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[Presentation] 低速陽電子実験施設報告2021
Author(s)
永井康介, 和田健, 望月出海, Rezwan Ahmed, 長嶋泰之, 兵頭俊夫, 一宮彪彦, 五十嵐教之, 二谷浩明, 小菅隆, 齋藤裕樹, 石井晴乃, 永谷康子, 古川和朗, 峠暢一, 諏訪田剛, 榎本嘉範, 白川明広, 設楽哲夫, 岩瀬広, 河裾厚男, 前川雅樹, 白澤徹郎, 満汐孝治, 石田明, 周健治, 星健夫
Organizer
2020年度量子ビームサイエンスフェスタ (2021/3/10)
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[Presentation] Present Status of the Slow Positron Facility of Institute of Materials Structure Science, KEK2019
Author(s)
I. Mochizuki, K. Wada, Y. Fukaya, T. Shirasawa, Y. Endo, A. Takayama, S. Hasegawa, A. Ichimiya, Y. Nagashima, M. Maekawa, A. Kawasuso, A. Ishida, N. Toge, K. Furukawa, Y. Nagai, T. Hyodo
Organizer
Poster No. 30, International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications (SLOPOS-15), Prague, Czech
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