固体/溶液界面層の極微構造のその場観察と超高速ダイナミクス

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694047
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 魚崎 浩平 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20133697)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 叶 深 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教授 (40250419) ; 近藤 敏啓 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70240629) ; 八木 一三 北海道大学, 大学院・理学研究科, 講師 (40292776) ; 水木 純一郎 日本原子力研究所, 大型放射光施設計画推進共同チーム利用系グループ, グループリーダー
• Keywords: 電気化学 / 電析 / 走査型トンネル顕微鏡 / 自己組織化単分子層 / 電子移動ダイナミクス / 半導体電極

Research Abstract

基礎、応用の両面で益々その重要視が増しつつある固体/溶液界面反応を厳密に理解する事を目的に、STM、AFM等やシンクロトロン放射(SOR)光を利用した表面X線散乱(SXS)及びX吸収分光(XAS)により固体/溶液界面の三次元構造を原子・分子レベルで解析し、二次元高調波発生(SHG)/和周波発生(SFG)といった超高速非線形分光により固体/溶液界面反応プロセスを超短時間領域に拡大して詳細に検討した。
具体的には以下の項目について検討した。
1.金属・半導体電極上への異種金属の電析過程の構造解析
金属・半導体単結晶電極上に、異種金属を単分子層以下で電析し、STM/AFMにより電析構造を詳細に解析する。また、電析構造に及ぼす影響として、下地層構造、溶液種吸着、水和などを取り上げ、その影響について、SXS/XASによる三次元構造解析により厳密に評価した。
2.機能性有機分子層の構造/配向の評価と有機分子層反応の超高速追跡
前年度の検討に引き続き、溶液のpHやイオン強度を変化させる事により、有機単分子層と溶液内化学種との相互作用さらには電子移動特性の制御を試みた。また、前年度開発したSHG/SFGシステムを利用して有機単分子層内の電子移動反応を超高速追跡した。
3.電池反応時の電極表面の構造解析と高速反応追跡
一般に使われている鉛蓄電池やリチウム二次元電池の反応時の電極表面構造をSTMその場観察した。

Research Products

• [Publications] R.Yamada: "In situ Observation of the Two Dimensional Crystals of Alkanes on a Reconstructed Au (100) Surface in Neat Liquid by Scanning Tunneling Microscopy"Langmuir. 16・10. 4413-4415 (2000)
• [Publications] S.Ye: "pH-Dependent Water Structure at a Quartz Surface Modified with an Amino-terminated Monolayer Studied by Sum Frequency Generation (SFG)"Chem. Let.. 7. 734-735 (2000)
• [Publications] K.Sugihara: "Electrode Potential Effect on the Surface pKa of a Self-Assembled 15-Mercaptohexadecanoic Acid Monolayer on a Gold/Quartz Crystal Microbalance Electrode"Langmuir. 16・18. 7101-7105 (2000)
• [Publications] S.Ye: "Stability of the Si-H Bond on the Hydrogen Terminated Si (111) Surface Studied by Sum Frequency Generation (SFG)"Surf. Sci.,. (in press). (2001)
• [Publications] S.Nihonyanagi: "Sum Frequency Generation (SFG) Study on the Molecular Structures at the Interfaces Between Quartz Modified with Amino-Terminated Self-Assembled Monolayer and Electolyte Solutions of Various pH and Ionic"Electrochim. Acta,. (in press). (2001)
• [Publications] S.Ye: "Spectroscopic Studies on Electroless Deposition of Copper on a Hydrogen Terminated Si (111) Surface in Fluoride Solutions"J. Electrochem. Soc.,. (in press). (2001)