Structural analysis for photo-excited Titania surfaces by using total-reflection high-energy positron diffraction

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12651
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: MOCHIZUKI Izumi 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 表面 / 回折 / 陽電子 / 全反射高速陽電子回折(TRHEPD) / チタニア

Outline of Final Research Achievements

This study determined the structure of an anatase-type TiO2 (001) (4×1) surface. We found that the add-molecule model explains TRHEPD experimental results. This settled the 20-year debate on the structural model of the surface. We successfully introduced a data-scientific method which enables precise and fast determination of atomic configurations in TRHEPD structural analysis. In the future, we will develop a new analytical method for the "time-resolved" TRHEPD structural analysis in the study of an anatase-type TiO2 (101) (1×1) surface.

Free Research Field

表面科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Anatase型TiO2(001)(4×1)表面構造を決定し、add-moleculeモデルが、一連のTRHEPD実験結果を説明できることが分かった。これにより、20年間議論されてきた構造モデルの論争に決着をつけた。また、TRHEPD構造解析において原子配置の精緻かつ高速な解析を可能にする汎用表面構造解析ソフトの開発＆導入に成功した。これにより、経験の乏しいユーザーでも経験者に匹敵する解析を，自動かつ簡便に行うことができるようになった。