2019 Fiscal Year Research-status Report
Dynamics of hydrogen at surfaces in space-time limit
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18K05030
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
奥山 弘 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60312253)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 一也 京都大学, 理学研究科, 教授 (30300718)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | STM / レーザー / 時間分解 / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
STM接合にパルスレーザー光を集光して，光誘起反応，特に水素原子が関わる表面反応の超高速時間分解で計測することを目標としている。これまでに赤外連続光を用いていくつかの光反応について観察した。まず4.5Kにおいて金(110)表面に吸着した一酸化窒素分子について，レーザーを集光しながら反応の観察を行った。まず，この表面には金原子のトップ位置に吸着する分子とブリッジ位置に吸着する分子の2種類が安定に存在することを確認した。そのうち，一酸化窒素分子には近藤共鳴が観測され，磁性を保っていることも明らかにしている。さらに，近藤共鳴と分子振動が結合することで，振動励起の共鳴が観測され，トンネル電子と分子振動の相互作用メカニズムに関する，新しい知見を得ることに成功した。次に，これら異なる環境にある一酸化窒素分子に対してレーザーを照射したところ，ブリッジ位置に吸着した分子が優先的に脱離することがわかった。現在、電子状態の理論解析を行っており，吸着環境と光活性の関係について検討を行っている。一方，パルスレーザーを用いた超高速時間分解計測に向けて，Cu(110)表面に吸着した水酸基と水－水酸基複合体の光誘起フリップ反応の観察を行った。レーザーを探針先端に効率よく照射することで，フリップ運動の頻度計測をより簡便に行うことができるように装置を改善した。現在は，レーザー強度とフリップ頻度の関係を測定することで，この反応の次数を確認している。今後は光学系をパルスレーザーに変えて，時間分解反応に取り組む予定である。
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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
真空容器の中，しかも輻射シールドの中に設置されたSTMの探針先端にレーザー光を高密度で集光することは当初予想していたよち難しく，レーザー光の光路調整やカメラの設置，レンズの最適化など，実験技術を高める必要があった。そこで比較的扱いやすい，赤外の連続レーザー（He-Neレーザー）を用いて，探針先端への集光にまず取り組んだ。その結果，数マイクロメートルの精度で照射位置の制御ができるようになった。この方法を用いて，まずは，本研究室でこれまでよく研究してきた一酸化窒素分子に光を照射してその光応答を観察した。現在、電子状態の理論解析を通して，吸着状態と光活性の関係について検討を行っている。一方，Cu(110)表面に吸着した水－水酸基複合体の光誘起フリップ反応の実験も進めている。レーザー強度とフリップ頻度の関係を測定し，この反応の次数を調べている。高次性が確認されれば，光学系をパルスレーザーに変えて，時間分解反応に取り組む予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
一酸化窒素分子の光脱離反王については，理論計算により電子状態と吸着状態の関係を調べ，吸着サイトによる光活性の違いについて分子論的に明らかにする予定である。水ー水酸基複合体のフリップ反応については，反応の次数を明らかにし，その後，パルスレーザーに光学系を改造し，時間分解計測を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
3月に予定していた学会参加が中止となったため当該助成金が生じた。次年度の学会参加に使用する。
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