2007 Fiscal Year Annual Research Report
磁性制御による動的量子反応デザイン手法の開発・公開
Project/Area Number |
17064011
|
Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
笠井 秀明 Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中西 寛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40237326)
DINO Wilson 大阪大学, 大学院・理学研究科, 講師 (60379146)
|
Keywords | 反応デザイン / 磁性 / 量子ダイナミクス / 第一原理計算 / 量子シミュレータ |
Research Abstract |
昨年度までで、Fe表面上に形成されたPt薄膜系では、Pt薄膜は強磁性を示し、その薄膜上での酸素分子の解離吸着反応の活性化障壁は、Pt表面上に比べ半分以下になることを見出した。本年度は、まず、このナノ構造の安定性を含めた詳細な解析を進めた。その結果、表面第1と第2原子層の層間距離は、バルクの構造に対して3%の減少となった。Wang等の実験によれば、5(±2)%の減少、Leibbrandt等は、4.5(±2,5)%減少と報告しており、計算結果は実験結果と誤差の範囲で一致している。次に、表面緩和を考慮したFe(001)表面上のPt薄膜系の構造最適化計算を実施したところ、表面緩和が抑制され、また、Pt薄膜は、1原子当たり0.42μ_Bの磁気モーメントを持つ結果を得た。下地のFe表面の表面緩和の効果を含めても、Pt原子はスピン分極することが確認された。 また、昨年度、Ni表面上に形成されたPt薄膜系が強磁性状態を取りうることを見出した。本年度はこの系の反応性の解析も進め、活性化障壁は0.5eV程度とPt/Fe(001)系に匹敵することがわかった。活性化障壁は、飛来する酸素分子と表面との距離が約1.5Aのところにある。活性化障壁を効率よく下げるには、表面から垂直方向に突き出した電子状態が関与する必要がある。Pt/Fe(001)系では、スピン分極の結果、Pt原子のd_z^2軌道(表面垂直方向をz方向とした。)が、フェルミレベル近傍にシフトし部分的に非占有電子軌道となっており、反応活性を上げるのに寄与していた。Pt/Ni(110)系では、前者のような単一軌道の鋭い状態密度のピークはフェルミレベル近傍には見られず、d_<yz>,d_z^2,d_<xz>に分散した低い状態密度がフェルミレベル近傍忙見出された。,これらの成分を重ねると前者に匹敵するピーク高となる。したがって、軌道成分は異なるが、両者ともに空間的には、表面垂直方向に分布を持つPtのd軌道が、フェルミレベル近傍に状態密度のピークを持ち、より活性のある電子状態に変化したと考えられる。以上の結果から,人工ナノ磁性構造が触媒能力の向上に寄与する有用な触媒設計の指針が得られた。
|
Research Products
(70 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Applying computational nanomaterials design to the reactive ion etching of NiO thin films-a preliminary investigation2007
Author(s)
Melanie, David・Rifki, Muhida・Tanglaw, Roman・Shinichi, Kunikata・Wilson A.T., Dino・Hiroshi, Nakanishi・Hideaki, Kasai・Fumiyoshi, Takano・Hisashi, Shima・Hiro, Akinaga
-
Journal Title
Journal of Physics: Condensed Matter 19
Pages: 365210-365216
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 近藤効果によるエネルギー散逸2008
Author(s)
福村 修士, 南谷 英美, Do, Ngoc, Son・Mahmudur, Rahman, 中西 寛, Wilson, Agerico, Dino, 笠井 秀明
Organizer
日本物理学会第63回年次大会
Place of Presentation
近畿大学
Year and Date
2008-03-23
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] First-principles modeling of the reactive ion etching method for TiO2 (anatase)2007
Author(s)
Hirofumi, Kishi・Tanglaw, Roman・Melanie, David・Nobuki, Ozawa・Reiko, Tanaka・Nelson, Buntimil, Arboleda, Jr.・Hiroshi, Nakanishi・Hideaki, Kasai
Organizer
International 21st Century COE Symposium for Atomistic Nanofabrication Technology 2007
Place of Presentation
大阪大学銀杏会館
Year and Date
20071015-17
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 近藤効果のAFM像II2007
Author(s)
福村修士, 南谷英美, Do, Ngoc, Son・Mahmndur, Rahman, 中西寛, Wilson Agerico Dino, 笠井秀明
Organizer
第68回応用物理学会学術講演会
Place of Presentation
北海道工業大学
Year and Date
20070904-08
-
-
-
-
-
-
[Presentation] First principles calculations-based model for the reactive ion etching of metal oxide surfaces2007
Author(s)
Melanie, David・Tanglaw, Roman・Rifki, Muhida・Hiroshi, Nakanishi・Wilson, Agerico, Dino・Hideaki, Kasai・Fumiyoshi, Takano・Hisashi, Shima・Hiroyuki, Akinaga
Organizer
ISSP 2007-The 9th International Symposium on Sputtering and Plasma Processes
Place of Presentation
Kanazawa Kokusai Hotel
Year and Date
20070606-08
-
[Presentation] Dissociative Adsorption of O2 on Pt/Fe2007
Author(s)
Mary, Clare, Sison, Escano・Tomoya, Kishi・Shinichi, Kunikata, Hiroshi, Nakanishi・Hideaki, Kasai
Organizer
ICNDR 2007/International Conference on Nanospintronic Design and Realization 2007
Place of Presentation
Dresden, Germany
Year and Date
20070521-25
-
-
-
[Presentation] 第一原理計算に基づくTiO2の反応性イオンエッチングの反応経路評価2007
Author(s)
岸浩史, Roman, Tanglaw・David, Melanie, 尾津伸樹, Nelson, B.・Alboleda, Jr., 中西寛, 笠井秀明, 高野史好, 島久, 秋永広幸
Organizer
真空に関する連合講演会
Place of Presentation
学習院大学
Year and Date
2007-11-14
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Density functional study on influence of magnetic materials on the dissociative adsorption of O22007
Author(s)
Md., Mahmudur, Rahman・Mary, Clare, Sison, Escano・Rifki, Muhida・Do, Ngoc, Son・Shinichi, Kunikata・Hiroshi, Nakanishi・Hideaki, Kasai
Organizer
日本物理学会第62回年次大会
Place of Presentation
北海道大学
Year and Date
2007-09-21
-
-
[Presentation] 固体高分子形燃料電池の燃料極における原子スケール・ダイナミクスの研究2007
Author(s)
国方伸一, 津田宗幸, Nelson, B., Arboleda, Jr., Melanie, Y., David, 堀口明子, 中西寛, 笠井秀明
Organizer
第68回応用物理学会学術講演会
Place of Presentation
北海道工業大学
Year and Date
2007-09-07
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Computational NanoMaterials Design-From Basics to Actual Applications2007
Author(s)
Hirofumi, Kishi・Melanie, Y., David・Tanglaw, A., Roman・Nobuki, Ozawa・Hiroshi, Nakanishi・Wilson, A., T., Dino・Hideaki, Kasai
Organizer
2007 CERC 国際シンポジウム
Place of Presentation
秋葉原コンベンションセンター
Year and Date
2007-05-25
-
-