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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Real-time operando observation of plasmonic chemical reactions using time-resolved ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 16H06027
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山本 達  東京大学, 物性研究所, 助教 (50554705)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords触媒反応 / プラズモン / オペランド / 時間分解 / 放射光
Outline of Annual Research Achievements

金属微粒子のプラズモン共鳴励起を利用した新規光化学反応がプラズモニック化学反応として注目を集めている。しかし、プラズモニック化学反応における固体表面の化学状態と表面反応を反応進行中に直接観測した例はほとんど無い。本研究課題は、高輝度放射光を用いた時間分解雰囲気X線光電子分光法を新たに開発し、プラズモニック化学反応を実時間かつオペランド(反応中)観察し、その反応メカニズムを解明することを目的とする。
平成30年度は、時間分解雰囲気X線光電子分光法の開発を中心に研究を推進した。まず、大型放射光施設SPring-8の軟X線ビームラインBL07LSUにおいて軟X線チョッパーを新たに導入した。この軟X線チョッパーを使用して、プローブ軟X線の繰り返し周波数をポンプレーザーと同じ1 kHzに下げることに成功した。この結果、従来の静的な光電子分光測定と同じ実験セットアップで時間分解光電子分光測定が可能になった。次に、時間分解雰囲気X線光電子分光法のテスト測定を行った。実験試料として自然酸化されたp型Si(111)基板(SiO2/p-Si(111))を用い、1 mbar CO2ガス雰囲気・室温の条件でフェムト秒ポンプレーザー(800 nm, 50 mW, 1 kHz)を照射した。表面光起電力によるSi 2p 内殻準位のエネルギーシフトおよびその時間変化を観測にすることに成功した。更に、CO2ガスに由来するO 1s内殻準位のエネルギーシフトから試料表面の仕事関数の時間変化を同時に観測することに成功した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Direct Evidence of Interfacial Hydrogen Bonding in Proton-Electron Concerted 2D Organic Bilayer on Au Substrate2019

    • Author(s)
      Yamamoto Susumu、Kato Hiroyuki S.、Ueda Akira、Yoshimoto Shinya、Hirata Yasuyuki、Miyawaki Jun、Yamamoto Kohei、Harada Yoshihisa、Wadati Hiroki、Mori Hatsumi、Yoshinobu Jun、Matsuda Iwao
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 17 Pages: 49~55

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2019.49

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CO2 Activation and Reaction on Zn-Deposited Cu Surfaces Studied by Ambient-Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy2019

    • Author(s)
      Koitaya Takanori、Yamamoto Susumu、Shiozawa Yuichiro、Yoshikura Yuki、Hasegawa Masahiro、Tang Jiayi、Takeuchi Kaori、Mukai Kozo、Yoshimoto Shinya、Matsuda Iwao、Yoshinobu Jun
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 9 Pages: 4539~4550

    • DOI

      10.1021/acscatal.9b00041

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mass transport in the PdCu phase structures during hydrogen adsorption and absorption studied by XPS under hydrogen atmosphere2019

    • Author(s)
      Tang Jiayi、Yamamoto Susumu、Koitaya Takanori、Yoshigoe Akitaka、Tokunaga Takuma、Mukai Kozo、Matsuda Iwao、Yoshinobu Jun
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 480 Pages: 419~426

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2019.02.180

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced Photoresponsivity of Fullerene in the Presence of Phthalocyanine: A Time-Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy Study of Phthalocyanine/C60/TiO2(110)2019

    • Author(s)
      Ozawa Kenichi、Yamamoto Susumu、D’angelo Marie、Natsui Yuto、Terashima Naoya、Mase Kazuhiko、Matsuda Iwao
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 123 Pages: 4388~4395

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b00186

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hydrogen adsorption and absorption on a Pd-Ag alloy surface studied using in-situ X-ray photoelectron spectroscopy under ultrahigh vacuum and ambient pressure2019

    • Author(s)
      Tang Jiayi、Yamamoto Susumu、Koitaya Takanori、Yoshikura Yuki、Mukai Kozo、Yoshimoto Shinya、Matsuda Iwao、Yoshinobu Jun
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 463 Pages: 1161~1167

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.07.078

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interfacial carrier dynamics of graphene on SiC, traced by the full-range time-resolved core-level photoemission spectroscopy2018

    • Author(s)
      Someya T.、Fukidome H.、Endo N.、Takahashi K.、Yamamoto S.、Matsuda I.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 113 Pages: 051601~051601

    • DOI

      10.1063/1.5043223

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of CO2 adsorption on oxygen-functionalized epitaxial graphene surface under near-ambient conditions2018

    • Author(s)
      Yamamoto Susumu、Takeuchi Kaori、Hamamoto Yuji、Liu Ro-Ya、Shiozawa Yuichiro、Koitaya Takanori、Someya Takashi、Tashima Keiichiro、Fukidome Hirokazu、Mukai Kozo、Yoshimoto Shinya、Suemitsu Maki、Morikawa Yoshitada、Yoshinobu Jun、Matsuda Iwao
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 20 Pages: 19532~19538

    • DOI

      10.1039/C8CP03251C

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Controlling the surface photovoltage on WSe2 by surface chemical modification2018

    • Author(s)
      Liu Ro-Ya、Ozawa Kenichi、Terashima Naoya、Natsui Yuto、Feng Baojie、Ito Suguru、Chen Wei-Chuan、Cheng Cheng-Maw、Yamamoto Susumu、Kato Hiroo、Chiang Tai-Chang、Matsuda Iwao
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 112 Pages: 211603~211603

    • DOI

      10.1063/1.5026351

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Correlation between Photocatalytic Activity and Carrier Lifetime: Acetic Acid on Single-Crystal Surfaces of Anatase and Rutile TiO22018

    • Author(s)
      Ozawa Kenichi、Yamamoto Susumu、Yukawa Ryu、Liu Ro-Ya、Terashima Naoya、Natsui Yuto、Kato Hiroo、Mase Kazuhiko、Matsuda Iwao
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 122 Pages: 9562~9569

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b02259

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シリカ担持ニッケル触媒表面におけるサバティエ反応の軟X線オペランド観測2019

    • Author(s)
      山本達、 宮脇淳、 唐佳藝、 小板谷貴典、 徳永拓馬、 柴田悠宇、 小瀬川友香、 山添康介、 向井孝三、 吉本真也、 吉信淳、 松田巌、
    • Organizer
      第32回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [Presentation] オペランド軟X線分光を用いた触媒研究:現状と次世代放射光施設における展望2018

    • Author(s)
      山本達
    • Organizer
      物性研究所短期研究会「軟X線放射光科学のアップシフト」
  • [Presentation] オペランド軟X線分光を用いた触媒研究の現状と将来展望2018

    • Author(s)
      山本達
    • Organizer
      2018年日本表面真空学会学術講演会 放射光表面科学研究部会セッション「最先端放射光表面科学の現状と新3GeV光源における研究展望」
    • Invited
  • [Presentation] 放射光を利用した表面分析2018

    • Author(s)
      山本達
    • Organizer
      第66回 表面科学基礎講座「表面・界面分析の基礎と応用」
  • [Presentation] Sabatier reaction on a Ni/SiO2 catalyst studied by operando soft X-ray spectroscopies2018

    • Author(s)
      S. Yamamoto、 J. Miyawaki、 J. Tang、 T. Koitaya、 T. Tokunaga、 Y. Shibata、 Y. Kosegawa、 K. Yamazoe、 K. Mukai、 S. Yoshimoto、 Y. Harada、 J. Yoshinobu、 I. Matsuda、
    • Organizer
      The 14th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 山本達研究用HP

    • URL

      http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/labs/sor/s-yamamoto/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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