アパチャレス近接場光学顕微鏡法による光触媒表面ナノ構造と紫外光の相互作用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360433
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 小宮山 政晴 山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (60150257)
• Keywords: 走査型トンネル顕微鏡 / 近接場光学顕微鏡 / 光触媒 / アパチャレス

Research Abstract

固体触媒表面において生起する光化学反応は、光照射によって惹起される触媒表面およびバルクでの電子励起と、それに引き続く不均一触媒反応により構成されている。実用的な光触媒の多くでは、その表面は不均一であり、さまざまなナノ-ミクロ構造が存在する。このような固体表面での光触媒反応を統合的に理解し、それを新規触媒開発に生かそうとするとき、触媒表面での光励起状態を表面ナノ構造との関連で捉えることは必要不可欠である。
本研究ではこのような観点から、光触媒の表面構造と光(紫外光)との相互作用をナノメータスケールで検討する手法として、STM装置を利用したアパチャレス近接場光学顕微鏡を試作する。さらにこの装置を用いて、1)光励起下における触媒表面ナノ構造と局所電子励起状態との相関を明らかにし(空間分解分光)、2)さらにこれを反応雰囲気下で行なうことによってその局所ナノ構造と光触媒活性との関連を明らかにし、3)もって光触媒表面のナノ構造-局所励起状態-光触媒活性の相関を明らかにすることを目的とする。
初年度では、本申請者が試作し現在稼働している超高真空STM装置を、アパチャレス近接場光学顕微鏡として使用するための改良を施した。すなわち1)試料表面にエバネッセント波を導入するための光照射部を試作し、また2)STM探針をエバネッセント波散乱に用いるための加振回路を製作した。さらに3)散乱光をピックアップするための光検出部の試作も開始した。

Research Products

• [Publications] M.Komiyama, D.Yin, Y.-J.Li: "Electronic Structure Change on TiO_2 Surface due to UV Light Irradiation"Studies of Surface Science and Catalysis. 145. 153-156 (2003)
• [Publications] 小宮山政晴: "STM/AFMによる触媒表面解析"ペトロテック. 26. 478-483 (2003)