表面ナノ構造物質を用いた反応制御

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11304041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: The Graduate University for Advanced Studies
• Principal Investigator: 松本 吉泰 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (70181790)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邊 一也 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助手 (30300718) ; 高木 紀明 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教授 (50252416)
• Keywords: ナノ構造 / X線光電子分光 / 赤外反射吸収分光 / 超薄膜 / クラスター / 酸素 / 光化学 / 銀

Research Abstract

本研究では、
(1)固体表面上に超薄膜やクラスターを生成し、その幾何学的および電子的構造特性を十分明らかにし、
(2)これらの表面ナノ構造物質を利用することにより、その構造と表面物性を系統的に変化させ、
(3)この系統的変化に対して吸着種の吸着状態と反応性がどのように変化するかを定量的に調べることにより、固体表面を用いた反応制御方法を開拓すること
を研究目的とする。
本年度は、上記の研究目的を達成するための装置を整備・調整し、試験的運転を行った。このために本研究課題で購入した半球型電子エネルギー分析器を中心に、現存する種々の測定器を配置し、ナノ構造物質の生成、低速電子線回折、質量分析、X線光電子分光、赤外反射吸収分光が可能な超高真空チャンバーを新たに設計し組立て、その性能試験を行った。本装置には、この他に超薄膜、クラスターなどのナノ構造物質を表面に生成するための蒸着源、および、基盤の加熱・冷却機能を備えている。特に、X線光電子分光と赤外反射吸収分光は、表面に蒸着した異種金属の被覆率の決定、超薄膜やクラスターなどのナノ構造物質上での反応物、生成物の種類や吸着状態をその場観測するための重要な方法である。今年度はその中でも特に銅表面上の一酸化炭素の赤外反射吸収に注目し、装置の最適化を行った。
また、銀(110)表面を酸化することによってできる、銀酸素の一次元鎖状構造を走査型トンネル顕微鏡で観測すると共に、昇温脱離、X線光電子分光などを用いることにより、光照射によるその構造変化とそれを引き起こす必要条件について検討を行った。この結果、光照射によって二酸化炭素が生成することにより、酸素原子が消失し、このためには表面に炭素が存在することが重要であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Watanabe K.: "Photochemistry of methane on Pd/Al_2O_3 model catalysts: Control of photochemistry on transition metal surfaces"Angew. Chem. Int. Ed. Engl.. 38. 2192-2194 (1999)
• [Publications] Kato H.: "Photochemistry of N_2O on Si(100) : surface photo-oxidation"Surface Science. 445. 209-223 (2000)
• [Publications] Watanabe K.: "Photo-stimulated desorption of rare gas atoms induced by UV-NIR photons at a semiconductor surface"Surface Science Letters. 446. L134 (2000)