電子状態の空間分布観測による大気圧下の界面化学反応の研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26870857
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 徳島 高 独立行政法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 技師 (10415242)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 界面 / 表面 / 放射光 / 軟Ｘ線 / イメージング

Outline of Annual Research Achievements

軟X線を使った大気圧下の界面の電子状態の空間分布観測は新しい試みであるため、研究に際しては、初めに観測手法を確立させる必要がある。本研究では、観測手段として、試料に軟Ｘ線を照射したときに生じる軟X線発光を集光光学素子によって検出器上に集光し、イメージング観察を行う結像型軟X線発光顕微鏡の開発をおこなった。また、補助的な手段として試料に照射する軟X線を集光し光照射位置を走査することによって軟X線の照射によって生じる発光の2次元情報を得る手法に関する開発も行った。
軟X線は大気圧下での透過率が低いため、大気圧下の界面を観測するためには試料のセットアップに関しても工夫が必要である。そこで、これまでの研究で確立された薄膜を窓材として用いる液体の軟X線分光用の実験装置の技術を応用し、研究対象である界面の観測に用いることができる装置の開発を行っている。電気化学反応おける電極における表面、界面の化学反応を研究するために開発を行ったのが、電極と液体の界面を観測する電気化学測定が可能な液体フローセル装置である。このフローセルは、軟X線を透過させることができる薄膜の窓材の上に薄い金属層を形成し作用極とし、フローセル内に対極と参照極を組み込むことで三電極の電気化学セルを構成し、電気化学測定と軟X線分光測定を可能にするものである。電極配置の最適化等などにより、電圧印加状態において軟X線吸収、発光測定を安定しておこなうことができるようになった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

光学系の調整が予想外に困難であることから結像型軟X線発光顕微鏡の立上げが遅れている。一方で、溶液中の電極表面の観測に用いるフローセル装置については、電圧印加による試料液体の変化や、電極材料の電圧に依存する変化を捉えることが出来るようになるなど、試料に関連する開発は順調に進捗している。

Strategy for Future Research Activity

結像型軟X線発光顕微鏡の立上げの遅れは、軟X線を用いた光学系の調整が予想外に困難であることが原因であり、現在、可視光で粗調整を行う方法の確立を模索している。試料に関する開発事項は順調に進んでいるので、結像型顕微鏡の準備が完了するまで試料走査による顕微鏡をもちいて研究を進める予定である。

Causes of Carryover

軟X線発光顕微鏡の立上げに際して追加の開発事項が発生したこと、立上げのおくれにより成果発表のための費用の支出が予定どおりではなかったことなどにより当初の所要額との差が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

国内外への学会発表のための旅費、誌上論文発表するための費用および軟X線発光顕微鏡の立上げに関する追加の開発事項に対応する物品費として使用する。