• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2013 Fiscal Year Research-status Report

電気化学光電子分光によるイオン液体/電極界面近傍の反応拡散層のIn-situ解析

Research Project

Project/Area Number 25620015
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

今西 哲士  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60304036)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsイオン液体 / 拡散 / 拡散層 / ホッピング / 電極 / 光電子分光
Research Abstract

従来から実験を行ってきたAg+イオンの他に、Li+などの他の金属イオンを溶質とした時の拡散挙動を調べた。基本的に、Ag+イオンと似たような挙動をとったが、実験結果と我々のモデルから得られる拡散パラメータには、大きな差が見られた。特に、ホール濃度については、金属イオン濃度が小さくなると、ホール濃度が増加する傾向が見られた。ここでいうホール濃度とは、実際にホッピングに使用できるホールの濃度であることから、この結果が、非常にリーズナブルである。また、イオン液体の種類も変えて実験を行ったところ、通常拡散を示す成分の項(拡散係数)(全体の拡散係数のうち、ホッピング拡散を示す項意外の成分)が、Stokes-Einsteinの式に従うことが分かった。このことは、ホッピング拡散が支配する条件下においても、通常の拡散挙動で動く成分が残っていることを意味している。
一方で、ホール濃度Chole、および金属イオン濃度が無限に小さいときのホッピング拡散係数D0hopの2つのパラメータの温度依存性についても詳しく調べた。その結果、D0hopは、温度増加に対してほぼリニアに増加することが分かり、これは温度増加によってホッピング頻度が上がることによるものであることが推察された。一方、Choleは、温度を増加させていくと、ある温度を境に急激に減少することが分かった。これは、この温度を境に、ホッピング様の拡散から、通常の拡散に転移することを意味している。この変化の詳しい原因は、まだ明らかになっていないが、現在のところ、ホールの寿命(温度増加によって短くなる)とホッピング拡散速度との関連性によって説明が出来るのではないかと考えている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度において、金属イオン種とイオン液体種を変化させて実験を行うことによって、予定通りイオン液体拡散層中特有の拡散挙動が見えてきており、計画通りに研究は進んでいる。また、EC-XPSの実験も、セルと検出器の改造により、精度の高い実験が可能になった。これまで、不安定でなかなか再現がとれなかった実験も、これによってスピードアップが図れると考えている。

Strategy for Future Research Activity

研究自体は、計画通り進んでいる一方で、そのメカニズムの本質的なところにはまだ到達しているとは言えない。特に、今回の実験によって、ホッピング拡散を支配するいくつかのパラメータの温度依存性が明らかになったが、ここにメカニズムの本質を調べる鍵があると考えている。今後は、こうした温度に依存する挙動も含めて、ホッピングに使われるホールとは何なのか、その具体的な物理的描像に迫っていきたい。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

前年度は、これまでの手持ちの実験装置および試薬でことたりたため、あまり使用しなかった。本来は、EC-XPSの測定において、一定の費用が発生するはずだったが、本年度は、拡散現象の温度依存性という新しい現象の解明に時間を費やしたために、あまり必要経費が発生しなかった。
次年度においては、EC-XPSの本格測定に入るために、当初のH25年度計画通りの金額が必要になる予定である。また、次年度は、界面付近における電場の影響や分極状態といった詳細な分子挙動解析を計画しており、本年度繰越した分とは別に、H26年度計画通りの金額が必要となる。また、これらの研究は独立に同時進行出来るものであり、H25年度繰り越し分とH26年度計画分の経費は同時に使用していく予定である。

  • Research Products

    (33 results)

All 2014 2013

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 4 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Three-dimensional micro/nano-scale structure fabricated by combination of non-volatile polymerizable RTIL and FIB irradiation2014

    • Author(s)
      Susumu Kuwabata, Hiro Minamimoto, Kosuke Inoue, Akihito Imanishi, Ken Hosoya, Hiroshi Uyama, Tsukasa Torimoto, Tetsuya Tsuda, and Shu Seki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 4 Pages: 3722

    • DOI

      DOI: 10.1038/srep03722

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preferential Formation of Layered Structure of Ionic Liquid at Ionic Liquid Aqueous Solution / Graphite Electrode Interfaces Observed by Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy2014

    • Author(s)
      Tomohiro Harada, Yasuyuki Yokota, Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • Journal Title

      e-J. Surf. Sci. Nanotechnol

      Volume: 12 Pages: 89-96

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2014.89

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Surface Roughening of Rutile Single Crystalline TiO2 on Photocatalytic Activity for Oxygen Photoevolution from Water in Acidic and Alkaline Solutions2014

    • Author(s)
      Etsushi Tsuji, Ken-ichi Fukui, Akihito Imanishi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 118 Pages: 5406-5413

    • DOI

      10.1021/jp4126073

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atomic-scale Surface Local Structure of TiO2 and its Influence on the Water Photooxidation Process2014

    • Author(s)
      Akihito Imanishi, Ken-ichi Fukui
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett. (perspective)

      Volume: 5 Pages: 2108-2117

    • DOI

      10.1021/jz5004704

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical Energy Storage Device with a Lewis Acidic AlBr_3-1-Ethyl-3-methylimidazolioum Bromide Room-Temperature Ionic Liquid2014

    • Author(s)
      Tetsuya Tsuda, Masaki Yamagata, Shohei Kusumoto, Akihito Imanishi, Itsuki Kokubo, Susumu Kuwabata
    • Journal Title

      J. Electrochem. Soc.

      Volume: 161 Pages: A908-A914

    • DOI

      10.1149/2.029406jes

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 低エネルギー量子線照射還元を利用したイオン液体中での金属微粒子合成2014

    • Author(s)
      今西哲士、福井賢一
    • Journal Title

      触媒

      Volume: 56 Pages: 27-33

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 酸化チタン表面での光生成ホールによる水の酸化分解反応機構とその競争的副反応2014

    • Author(s)
      今西哲士
    • Journal Title

      触媒

      Volume: 56 Pages: 95-101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Ionic Liquid Ultrathin Film by Sequential Deposition Method2014

    • Author(s)
      Yusuke Morino, Yuta Kanai, Akihito Imanishi, Yasuyuki Yokota, Ken-ichi Fukui
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 53 Pages: 05FY01

    • DOI

      in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Al-W Alloy Deposition from Lewis Acidic Room-Temperature Chloroaluminate Ionic Liquid2013

    • Author(s)
      Tetsuya Tsuda, Yuichi Ikeda, Takashi Arimura, Akihito Imanishi, Susumu Kuwabata, Charles L. Hussey and Gery R. Stafford
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 50 Pages: 239-250

    • DOI

      10.1149/05011.0239ecst

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Physicochemical properties of 1-alkyl-3-methylimidazolium chloride-urea melts2013

    • Author(s)
      Tetsuya Tsuda, Koshiro Kondo, Masahiro Baba, Shotaro Suwa, Yuichi Ikeda, Taiki Sakamoto, Satoshi Seino, Hiroyuki Yoshida, Masanori Ozaki, Akihito Imanishi, Susumu Kuwabata
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: 100 Pages: 285-292

    • DOI

      0.1016/j.electacta.2012.05.156

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural investigation of ionic liquid / rubrene single crystal interfaces by using frequency-modulation atomic force microscopy2013

    • Author(s)
      Yasuyuki Yokota, Hisaya Hara, Tomohiro Harada, Akihito Imanishi, Takafumi Uemura, Jun Takeya and Ken-ichi Fukui
    • Journal Title

      Chem. Commun

      Volume: 49 Pages: 10596-10598

    • DOI

      10.1039/c3cc45338c

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TiO2電極表面上における光水分解反応メカニズム ~競争的副反応と原子レベル表面局所構造の影響~2013

    • Author(s)
      今西哲士
    • Journal Title

      光化学

      Volume: 44 Pages: 81-85

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] TiO2電極表面での光生成ホールによる水の酸化分解機構 ~原子レベル表面局所構造の影響と競争的副反応~2014

    • Author(s)
      今西哲士
    • Organizer
      電気化学会 電気化学会第81回大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20140330-20140330
    • Invited
  • [Presentation] 二酸化チタン表面上における光水分解メカニズムと競争的副反応2014

    • Author(s)
      今西哲士
    • Organizer
      日本物理学会 第69回年次大会
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      20140328-20140328
    • Invited
  • [Presentation] 周波数変調AFMによるイオン液体/ルブレン単結晶界面の微視的構造評価2014

    • Author(s)
      横田 泰之,原 援又,森野 裕介,今西 哲士,岡田 悠悟,植村 隆文,竹谷 純一,福井 賢一
    • Organizer
      日本化学会第94春季大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20140327-20140327
  • [Presentation] 電位印加下におけるイオン液体/電極界面拡散層内での金属イオン拡散メカニズム2014

    • Author(s)
      廣垣匡紀, 津田哲哉, 桑畑進, 福井賢一,今西哲士
    • Organizer
      電気化学会第81回大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20140327-20140327
  • [Presentation] Fabrication of Ionic Liquid Ultrathin Film by Sequential Deposition Method for Interfacial Analyses2014

    • Author(s)
      Yusuke Morino, Yuta Kanai, Hisaya Hara, Akihito Imanishi, Yasuyuki Yokota, Yugo Okada, Takafumi Uemura, Jun Takeya and Ken-ichi Fukui
    • Organizer
      1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20140203-20140203
  • [Presentation] Observation of Ionic Liquid/Self-Assembled Monolayer Interface at Various Temperature by Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy2014

    • Author(s)
      N. Osaka, Y. Yokota, A. Imanishi, K. Fukui
    • Organizer
      1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20140203-20140203
  • [Presentation] X-ray-induced formation of metal particles in porous materials filled with ionic liquid ~Characterization of unique local structure of confined IL~2014

    • Author(s)
      Chisato Kimoto, Takashi Arimura, Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata, Ken-ichi Fukui, Akihito Imanishi
    • Organizer
      1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20140203-20140203
  • [Presentation] イオン液体/ルブレン単結晶界面の局所構造解析2013

    • Author(s)
      原 援又,今西 哲士,横田 泰之,植村 隆文,竹谷 純一,福井 賢一
    • Organizer
      第四回 真空・表面科学若手勉強会
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      20131129-20131129
  • [Presentation] 周波数変調AFMによるイオン液体/ルブレン単結晶界面近傍の局所構造解析2013

    • Author(s)
      原 援又,今西 哲士,横田 泰之,植村 隆文,竹谷 純一,福井 賢一
    • Organizer
      第33回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      20131128-20131128
  • [Presentation] Analysis of Diffusion Layer at Ionic Liquid/Electrode Interface formed during Electrodeposition by Insitu Electrochemical XPS2013

    • Author(s)
      Masaki Hirogaki, Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata, Ken-ichi Fukui, Akihito Imanishi
    • Organizer
      ACSIN-12
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      20131106-20131106
  • [Presentation] ナノ細孔に閉じ込められたイオン液体の局所構造とその反応場を利用したX線還元金属微粒子形成2013

    • Author(s)
      有村孝、坂本大気、津田哲哉、桑畑進、福井賢一、 今西哲士
    • Organizer
      2013年電気化学会秋期大会
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      20130928-20130928
  • [Presentation] ナノ細孔内でのイオン液体の特殊な構造とその反応場でのX線還元Au微粒子形成過程2013

    • Author(s)
      今西哲士、有村孝、坂本大気、津田哲哉、桑畑進、福井賢一
    • Organizer
      第112回触媒討論会
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      20130919-20130919
  • [Presentation] Fabrication of ionic liquid ultrathin film by sequential deposition method2013

    • Author(s)
      Yusuke Morino, Yuta Kanai, Akihito Imanishi, Yasuyuki Yokota, Ken-ichi Fukui
    • Organizer
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20130918-20130918
  • [Presentation] High Spatial Resolution Interface Analyses of Electrochemical Organic FET with Ionic Liquid2013

    • Author(s)
      Hisaya Hara, Yasuyuki Yokota, Akihito Imanishi, Takafumi Uemura, Junichi Takeya, and Ken-ichi Fukui
    • Organizer
      64th Annual Meeting of the International Society of Electrochemitry
    • Place of Presentation
      Queretaro, Mexico
    • Year and Date
      20130913-20130913
  • [Presentation] Dependence of photooxidation reaction of water on atomic level surface local structure at TiO2 single crystal electrode2013

    • Author(s)
      Akihito Imanishi, Toshinori Sakao, Etsushi Tsuji, Ken-ichi Fukui
    • Organizer
      ISHHC-16
    • Place of Presentation
      Sapporo, japan
    • Year and Date
      20130806-20130806
  • [Presentation] Surface Local Structure Dependence of Photooxidation Reaction of Water and its Competitive Sub Reactions on TiO2 Single Crystal Electrode2013

    • Author(s)
      Akihito Imanishi
    • Organizer
      PASEC-2
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20130712-20130712
    • Invited
  • [Presentation] In-situ 電気化学光電子分光法によるイオン液体電解液中の拡散層の解析2013

    • Author(s)
      廣垣 匡紀,津田哲哉,桑畑 進,福井賢一,今西 哲士
    • Organizer
      第2回JACI/GCS シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20130607-20130607
  • [Presentation] Influence of Atomic Level Surface Local Structure on Photo-induced Oxidation Reaction of Water at Single Crystal TiO2 Surface2013

    • Author(s)
      Akihito Imanishi, Toshinori Sakao, Etsushi Tsuji, Ken-ichi Fukui
    • Organizer
      223rd ECS Meeting
    • Place of Presentation
      Toronto, Canada
    • Year and Date
      20130512-20130516
    • Invited
  • [Presentation] Formation of Au particles in nanoconfined ionic liquids by low energy quantum beam irradiation2013

    • Author(s)
      Akihito Imanishi, Takashi Arimura, Taiki Sakamoto, Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata, Ken-ichi Fukui
    • Organizer
      5th Congress on Ionic Liquids
    • Place of Presentation
      Algarve, Portugal
    • Year and Date
      20130421-20130425
  • [Book] “半導体電極を用いた光電気化学測定”電気化学/インピーダンス測定のノウハウと正しいデータ解釈2013

    • Author(s)
      今西哲士
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      技術情報協会
  • [Book] “固液界面と生体:ソフトナノテクノロジー”問題と解説で学ぶ表面科学2013

    • Author(s)
      今西哲士
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      共立出版

URL: 

Published: 2015-05-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi