Reactions at electrode interfaces studied by high-sensitivity heterodyne-detected vibrational sum frequency generation spectroscopy

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15496
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Inoue Ken-ichi 東北大学, 理学研究科, 助教 (60707686)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 和周波発生分光法 / ヘテロダイン検出 / オゾン酸化反応 / 電気化学反応 / 電極界面 / フレネル係数

Outline of Final Research Achievements

Electric double layer at electrode interfaces plays an important role in electrochemical reactions. In order to probe interfaces selectively, heterodyne-detected sum frequency generation spectrometer was constructed and was applied to study the reaction of unsaturated lipid monolayers under low-level ozone. Furthermore, reactions at electrode interfaces of lithium-ion and lithium-air batteries were investigated by using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and sum frequency generation spectroscopy.

Free Research Field

分子分光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、ヘテロダイン検出和周波発生分光システムを構築し、界面で起こる化学反応を実時間で追跡することに成功した。不飽和脂質は肺胞を覆う肺サーファクタントに含まれており、空気中に存在する程度の極低濃度オゾンでも呼吸器への影響は無視できないことを示している。また、電極界面で起こる電気化学反応測定から得られた知見は、リチウムイオン電池の作動に重要なSEI被膜作製方法や次世代二次電池して期待されているリチウム空気電池の溶媒分解抑制を検討していく上で重要な知見である。