2022 Fiscal Year Research-status Report
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21K14586
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
森本 将行 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 特任助教 (60854669)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 固液界面 / ナノ計測 / 界面現象 / 機能性官能基 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体表面と溶媒分子やイオン種、溶質分子などの間で起こる界面現象を直接計測することは、そのメカニズムを理解することに留まらず新規材料設計に大きく貢献すると考えている。液中で起こる原子または分子スケールの界面現象を解明するために、原子分解能計測が可能な原子間力顕微鏡（AFM）計測技術と、固体表面の水和構造を計測することができる3次元走査型原子間力顕微鏡（3D-AFM）計測技術の進展が期待されている。そこで、AFM計測時の液中雰囲気を精密に制御することができるAFM計測技術を新たに開発し3D-AFMと組み合わせることで、固体表面やその近傍に存在する水分子やイオンなどの間に働く相互作用力を反映した吸着や脱着現象、さらには触媒反応メカニズムの解明を目的として研究を推進している。
現在までに、電荷を有する機能性官能基が規則的に配列したモデル表面を構築し、液中で3D-AFM計測を行っている。モデル表面を構築することで、機能性官能基と溶媒分子、さらには溶存したイオン種との間に働く相互作用力を分子や官能基スケールでの理解が深まる。構築したモデル表面のAFM計測の成果として、電荷を有する官能基表面に特徴的な界面現象を可視化することに成功した。この結果をもとに投稿論文を作成中である。また、前述したモデル表面とは異なる材料表面特性を解明するために、探針－表面間の相互作用力の計測と得られた力―距離曲線から特徴量を抽出し、統計解析を行うことで材料特性の解明を行った。
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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
電荷を有する機能性官能基とイオンとの間に働く相互作用力の3次元計測まで行うことができ、研究成果を投稿論文として発表する準備が進んでいる。また、Z方向の力変化から得られる様々な特徴量の抽出および解析も行うことができ、ほぼ順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
固体表面やその近傍に存在する水分子やイオンなどの間に働く相互作用力を反映した吸着や脱着現象、さらには触媒反応メカニズムの解明のために、引き続きモデル表面を構築し液中で相互作用力計測を行う。ただ、相互作用力計測では多量の情報を一度に得られるため、モデル表面を工夫することで、異なる機能性官能基周辺の環境を作り出すことができれば同じ探針で計測・比較できる可能性があり、界面現象を理解が深められると考えている。AFMによる固液界面の相互作用力計測で、界面現象を解明していくためには、定量的な議論が可能なデータ解析手法を引き続き開発する必要があると考えている。
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