2017 Fiscal Year Annual Research Report
原子間力顕微鏡を用いた絶縁体表面でのナノ構造体構築と気体反応メカニズム解明
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16H06327
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
菅原 康弘 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40206404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 艶君 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50379137)
内藤 賀公 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90362665)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
絶縁体表面上のナノ構造体の物理・化学的性質は、ナノ構造体のサイズと表面欠陥により劇的に変化する。しかし、どのような構造および電荷状態が反応活性に有効なのかは未解明である。そこで、本研究は、様々な環境（極低温・超高真空中、および、室温・反応ガス中）で動作する非接触原子間力顕微鏡を駆使して、絶縁体表面の欠陥とナノ構造体との間の電荷移動現象を解明するとともに、ナノ構造体の構造と電荷状態が触媒メカニズムにどのように関係するかを原子スケールで解明することを目的とする。
本年度は、まず、ナノ構造体に閉じ込められる電子のエネルギー状態は、ナノ構造体を構成する原子数に大きく依存する。そこで、構成原子数の明らかなナノ構造体を絶縁体表面に構築した。なお、ナノ構造体の構成原子としては、金(Au)や白金(Pt)、パラジウム(Pd)などを取り上げた。
次に、絶縁体表面において欠陥から遠く離れたところに形成したナノ構造体の電荷状態を測定した。具体的には、探針・試料間に働く静電気力を解析する３次元静電気力分光法を駆使して、ナノ構造体の次元（２・３次元）や原子種、原子数、構造が、局所電荷状態（帯電状態や局所双極子モーメントの分布）にどのように影響するかを測定した。
さらに、絶縁体表面において欠陥近傍に形成したナノ構造体の局所電荷状態を測定した。具体的には、ナノ構造体の次元（２・３次元）や原子種、原子数、構造が、局所電荷状態にどのように影響するかを測定した。
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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
探針・試料間に働く静電気力を解析する３次元静電気力分光法を駆使して、絶縁体表面において、欠陥から遠く離れたところに形成したナノ構造体の電荷状態と、欠陥近傍に形成したナノ構造体の局所電荷状態を測定した結果、両者に差異が見出されている。この結果は、絶縁体表面上のナノ構造体の電荷状態は、表面欠陥との電荷移動により大きく影響を受けつことを実験的に示いている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、絶縁体表面において欠陥から遠く離れたところに形成したナノ構造体の電荷状態と欠陥近傍に形成したナノ構造体の電荷状態を比較検討することにより、表面の欠陥とナノ構造体との間の電荷移動現象を解明する。
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