| Project/Area Number |
21H01896
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
Nihonyanagi Satoshi 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30443972)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | 界面水 / 超高速時間分解測定 / 電気化学 / 界面 / 非線形分光 / 超高速ダイナミクス / 分子科学 / ダイナミクス |
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| Outline of Research at the Start |
電極反応を理解することは基礎電気化学ならびにエネルギー科学の中心的課題である。そして、それを実現するためには電極/溶液界面の構造やダイナミクスを分子レベルで理解することが必須である。本研究では、申請者らが開発した界面選択的時間分解非線形分光法である「時間分解ヘテロダイン検出和周波発生分光法」と電極/溶液界面のその場測定を可能にする「その場参照法」を組み合わせて、これまで不可能だった電極/溶液界面の分子ダイナミクスのその場・実時間追跡を実現する。これによって、電極/溶液界面の分子ダイナミクスがバルクとどのように異なるのかを明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
For steady-state spectral measurements, we succeeded in measuring heterodyne-detected vibrational sum frequency generation spectra of water at a platinum electrode/electrolyte solution interface. In addition, HD-VSFG measurements of water at gold/water interfaces were found to be possible, using 400 nm light as a visible incident light. For time-resolved spectral measurements, we succeeded in determining the vibrational relaxation time of water at silica/aqueous solution interfaces. Furthermore, an optical parametric amplifier was constructed for input pulses of 5 kHz, 0.4 mJ to generate infrared excitation pulses. Using this infrared excitation pulse and electrochemical HD-VSFG spectrometer, a time-resolved electrochemical HD-VSFG spectrometer was successfully constructed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
電気化学の根幹である電極溶液界面において界面水のＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定に成功したことはそれだけでも界面分子科学の進展において極めて重要な一歩である。これをきっかけにして電極触媒能と界面水の配向の関係について今後さらに明確なデータに基づいて明らかとなることが期待できる。さらに、本研究で達成されたシリカ／水界面の時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定および電極界面に適用可能な時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光装置の構築は電極をはじめとする固液界面の動力学研究におけるブレークスルーと呼べるもので極めて重要な成果である。これらの知見や方法論を活用して今後界面の動力学研究が飛躍的に進展することが期待できる。
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