First-principles study of water adsorption layer on metal surface

• Project/Area Number: 24K08241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 春山 潤 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (80772003)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 第一原理計算 / 表面吸着水 / 非線形感受率

Outline of Research at the Start

本研究は電気化学・触媒反応を基礎的な観点から調べるため, 金属/水溶液界面のシンプルなモデルとして金属表面吸着水を対象にし, 第一原理計算を用いたアプローチを行う. ゼロ点振動エネルギーを含めた自由エネルギー計算を行うことで吸着水の水素配向・超周期構造が熱力学的な安定性にどう寄与するか調べる. 金属吸着水系は吸着エネルギーなどの実験と計算を比較可能な稀な対象であり, 自由エネルギー計算に依存する表面物性予測の信頼性向上と水溶液界面への応用に向けて重要である. また金属吸着水系に対し二次非線形感受率を第一原理計算で求め, 和周波発生分光の実験結果と比較することで, 定量的な解析を可能とする.