2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106002
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松永 克志 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20334310)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 真之 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00362666)
中村 篤智 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20419675)
豊浦 和明 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60590172)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 異種材料界面 / 第一原理計算 / 走査型プローブ顕微鏡 / 表面構造 / 点欠陥 |
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| Research Abstract |
本研究では，第一原理計算に基づく理論計算技術と走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いた物性計測・原子操作技術の連携によるナノ構造情報獲得手法の開発を行う．そしてその連携研究を触媒材料に適用し，触媒活性の起源の解明に挑戦する．具体的には，酸化チタン表面の吸着原子やクラスタなどの持つナノ構造情報を定量的に抽出する．SPMの一つである非接触原子間力顕微鏡（NC-AFM）のフォーススペクトロスコピーによる原子識別や局所電子状態の同時測定を行うとともに，第一原理計算により表面原子構造・電子状態を解析し，触媒活性の起源となるナノ構造情報を解明する．
今年度においては、以下の項目を検討した．
(1)表面ナノ構造の原子レベル評価手法の開発
これまで個別に開発してきた画像測定技術と原子レベルの分析顕微鏡手法を組み合わせ，触媒材料系の表面ナノ構造の原子レベル評価に適用する．より精密に表面ナノ構造情報を計測するためには，単結晶基板に成長させたクラスタや薄膜のモデル試料を用いることが有効である．そこで，NC-AFM装置に薄膜を作製できる表面ナノ構造制御装置を組みこんだ装置の開発に着手した．さらに，観察条件や試料作製条件の基礎的検討行った．
(2)安定表面ナノ構造の第一原理による探索
第一原理計算により，ルチル型TiO2(110)表面上のPtの単一原子の吸着安定構造を検討した．TiO2(110)表面には酸素欠損が存在することが知られており，金属原子やクラスタの吸着に影響するとされている．そこで本研究では，さまざまな表面酸素欠損サイトを含む表面モデルを作製しPt単原子吸着の安定性を第一原理計算に基づいて評価した．その結果をA01(イ)による高分解能電子顕微鏡観察の結果とも比較検討したところ，よい一致が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
AFMの装置開発、第一原理計算によるPt-TiO2界面構造解析など、他班との連携も含めて順調であり、論文発表の準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
単原子のみならずダイマーなどのクラスターについて調べる。またAu吸着も検討し、比較検討する。AFMについては、原子分解能を目指した観察条件の検討を引き続き進める。
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