2022 Fiscal Year Annual Research Report
Polarization dependence technique of surface-enhanced infrared absorption with ATR configuration and its applications for solid-liquid interface measurements
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17K14501
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| Research Institution | Kyushu University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
内田 太郎 九州保健福祉大学, 薬学部, 講師 (70581643)
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2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 表面増強赤外分光 / 表面振動分光 / DFT計算 / 偏光測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノメートルサイズの粗さを持つ金属表面に吸着した分子の赤外強度が金属の無い場合に比べ大きく増大する現象を表面増強赤外吸収(SEIRA)と呼ぶ。ATR配置のSEIRA分光(ATR-SEIRAS)は、その増強効果により、金属表面の吸着分子の配向や固液界面での反応を調べるための強力な手法の一つとなっている。本研究は、ATR-SEIRASの偏光特性を明らかにし、それを利用することで、その有効性ならびに応用範囲をさらに拡大することを目的として行った。
ATR-SEIRASの偏光特性を、PtのSEIRA活性基板を電極として用い、それにCOを吸着させた実験系で検討したところ、s偏光は何も信号を与えず、p偏光でのみ、吸着分子の信号ならびに界面近傍の分子種の信号が得られた。このように、s偏光を参照スペクトルとして用いることができる可能性を明らかにした。そこで、s偏光での測定結果を参照スペクトル、p偏光での測定結果をサンプルスペクトルとし、これまでATR-SEIRASで絶対スペクトルの測定が困難であった自己組織化膜の測定を行った。AuのSEIRA活性基板に作成したp-アミノチオフェノールやフェロセンチオールの絶対スペクトルを得ることができ、DFT計算と比較することでこれらの吸着配向を明らかにすることができた。さらにこれらの吸着構造の電位応答のその場測定を行うことができた。
実用表面への応用として、メソポーラスシリカの細孔内への分子の吸着構造ならびにメソポーラスシリカの表面を同時に評価しうるか測定を行った。ラマン測定の結果と比較すると、吸着分子およびメソポーラスシリカどちらの情報も得ることができること示唆された。また、これまでに定性的ながら、なぜこのような偏光特性が起こりうるか、その理論構築をおこなっており、今後定量的な議論を行いたいと考えている。
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