2019 Fiscal Year Research-status Report
Structural analysis for photo-excited Titania surfaces by using total-reflection high-energy positron diffraction
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19K12651
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
望月 出海 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (30579058)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / 低速陽電子 / 全反射高速陽電子回折 / 金属酸化物触媒 / アナターゼ型チタニア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度計画通りに、試料準備チェンバの整備(O2、H2Oガス導入、光照射用ビューポート、Ａｒスパッタガンの設置)を進め、完了した。本提案にて当初計画していた「EB加熱機構付試料マニピュレータ」については別予算で製作・購入できた。これらによりTRHEPD測定環境が整った。高品質な測定試料については、レーザーMBE (molecular beam epitaxy)法でSrTiO3基板上に成膜し、十分な広さと平坦性を持つアナターゼ型TiO2 (001)単結晶表面を得た。この表面に対して全反射高速陽電子回折(TRHEPD, トレプト)測定を行い、実験データ取得に成功した。さらに、原子配置の高精度解析を可能にするデータ科学手法の導入・整備を進めた。ここでは、偏微分をもちいない高速な原子位置座標の最適化手法であるNelder-Mead法をTRHEPD解析に応用し、これまで手計算で行われていたフィッティング解析を、PC上で汎用・高速に精度良く行える手法を開発した。これらの成果について、物理学会・表面学会・陽電子科学会、国際学会等で発表し、成果を論文にまとめて投稿した。
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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
当該年度に計画していた装置アップグレードを完了した。また、光照射や雰囲気環境下の試料調整を行う試料準備チェンバの整備も一部進めることができた。これにより高品質なアナターゼ型TiO2 (001) (4×1)表面のin-situ測定が可能となり、実際に、TRHEPD実験データ取得に成功した。加えて、データ科学的手法(Nelder-Mead法)の導入によりこれまで手計算で行われていたフィッティング解析を、汎用のPC上で高速に行えるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に得られた測定データを解析し、未解決のアナターゼ型TiO2 (001) (4×1)表面構造を解明する。既に実験データの取得に成功し、またデータ科学手法(Nelder-Mead法)による解析法開発も順調に進んでいるので、これらをもちいて(4×1)表面の原子位置座標を決定し構造解明する。加えて、光照射環境や雰囲気環境でのin-situ測定に必要な試料準備チェンバの整備も進め、そうした環境下で試料調整した試料を測定し、光照射下の表面変化について、原子配置の観点から検証する。
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| Causes of Carryover |
試料基板材料・消耗品の一部購入を次年度に持ち越したため。次年度はその購入に充てる。
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| Remarks |
日本陽電子科学会2019年奨励賞を受賞。
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[Presentation] Present Status of the Slow Positron Facility of Institute of Materials Structure Science, KEK2019
Author(s)
I. Mochizuki, K. Wada, Y. Fukaya, T. Shirasawa, Y. Endo, A. Takayama, S. Hasegawa, A. Ichimiya, Y. Nagashima, M. Maekawa, A. Kawasuso, A. Ishida, N. Toge, K. Furukawa, Y. Nagai, T. Hyodo
Organizer
Poster No. 30, International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications (SLOPOS-15), Prague, Czech
Int'l Joint Research
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