2020 Fiscal Year Annual Research Report
固体表面における高感度スピン検出法の開発と遷移金属酸化物への応用
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17H01057
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
福谷 克之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10228900)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Dino Wilson 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60379146)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピン / 偏極 / 酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，固体表面での水素原子および水素分子の散乱におけるスピン状態分布をレーザー分光法を用いて観測することで，水素と表面との相互作用の詳細を明らかにし，散乱におけるスピン緩和・回転機構を解明するとともに，固体表面のスピン状態解析を目指して研究を行っている．本年度は，これまでに開発した水素分子線散乱装置を用いたオルトパラ間遷移の温度依存性計測，水素原子線のスピン偏極度評価と表面吸着・反応実験，アナターゼ型TiO2表面での水素移動の理論解析を行った．
Pd(210)表面に水素が化学吸着した系について，オルトーパラ転換速度の基板温度依存性とパラーオルト逆転換速度の計測を行った．オルトーパラ転換速度は温度を上昇させると温度のべき乗に従って早くなることを見出した．一方，純パラ水素を用いてパラーオルト転換速度を測定したところ，オルトーパラ転換速度に比べて一桁遅いことがわかった．電子状態密度およびフォノン状態密度を考慮した解析を行い，転換におけるエネルギー散逸機構の解明を行った．水素原子散乱装置について，シュテルンゲルラッハ分光器で空間分離したスピン状態を，検出レーザーを空間的に掃引することでスピン偏極度の評価に成功した．このときスピン偏極度は原子線の速度に依存することがわかった．スピン偏極度を向上させるため，センターストップの導入を行い，また試料近傍でのスピン方向を制御するためのマグネットを開発した．投影型スピン計測装置について，新たに2次元画像を計測するカメラシステムの構築を行った．開発したスピン偏極原子線を用いて，表面に吸着したトルエンの水素化と銅表面への吸着におけるスピン効果の実験を行った．水素が吸着したTiO2ついて，水素拡散・反応に対するポーラロン局在度の影響を理論的に調べ，ポーラロンが局在すると拡散を抑制することを見出した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
