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固液界面吸着分子の超高速スペクトロスコピーと界面フェムトケミストリー

研究課題

研究課題/領域番号 11450322
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 工業分析化学
研究機関九州大学

研究代表者

原田 明  九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (90222231)

研究分担者 石岡 寿雄  九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (60304838)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
14,800千円 (直接経費: 14,800千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2000年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
1999年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
キーワード電極界面 / フェムトケミストリー / 超高速分光 / 光熱変換現象 / 無輻射過程 / 金単結晶電極 / 分光電気化学 / ナノ空間エネルギー移動 / 無幅射過程 / 電気化学
研究概要

本研究では、超高速分光の研究が未発展であった固液界面に対して、過渡反射率測定を適用し、電極/水溶液界面での超高速現象を観測することを通じて、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素を明らかにすることを試みた。特に新規な試みとして、界面の固体側については構造が規定できる金単結晶の電極界面およびその上にアルカンチオールを修飾した系を用いており、電位制御下で超高速分光情報をその場測定することにより、界面の超高速現象と界面の分子構造との相関の解明を目指した。
フェムト秒パルス光を用いた過渡反射率測定装置を開発し、金単結晶電極/水溶液界面を対象とした実験を行い、フェムト秒オーダーの時間スケールで変化する過渡反射率の経時変化を精度良く測定することに成功した。金単結晶電極/水溶液界面およびアルカンチオールで修飾した金単結晶電極/水溶液界面において、電位制御下での過渡反射率測定から、電極電位や水溶液中の支持電解質の種類および界面修飾アルカンチオール分子の有無やその炭化水素鎖長により過1渡反射率応答が異なるという新規な実験事実を得た。
これらに基づいて、金単結晶/水溶液界面における金の電子状態の超高速緩和過程に対するアルカンチオールの修飾の効果、界面吸着により金の電子状態の超高速緩和過程を決定づける硫酸アニオンの特徴的な振る舞いを明らかにした。さらに、界面における水分子の配向が、金の電子状態の超高速緩和過程において重要であることが明らかにした。
以上のように、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素の一つは分子の吸着状態であることを実験的に示した。得られた成果をまとめて3つの国際学会で2件の招待講演を含む4件の講演を行った。また2回の国内会議にて発表すると共に国際学会誌の学術論文としても公表している。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] Akira HARATA, Jyunya TAURA, Takeharu SUGIYAMA: "Heat Transport in Nano-Environments Adjacent to Metal-Liquid Interfaces : Photothermal Study"Analytical Sciences. 17. 197-200 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA: "Ultrafast Relaxation at Electrochemical Interfaces of Alkanethiol-Modified Gold Electrodes"Analytical Sciences. 17. 237-240 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miki SATO, Hiromi AKAGISHI, Akira HARATA, Teiichiro OGAWA: "Polarization and Surface Density Dependence of Pyrenehexadecanoic Acid at the Air-Water Interface under Compression Studied by a Laser Two-Photon Ionization"Langumuir. 17・26. 8167-8171 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Femtosecond Time-Resolved Transient Reflectivity at the Au(111) Electrode/Aqueous solution interfaces. The Effects of Laser Photon Impact, Electrochemical Potential Control and Modification by Alkanethiols"Analytical Sciences. 18(in press). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Electrochemical potential-dependence of ultrafast electron thermalization process at Au(111) electrode I aqueous solution interfaces modified with alkanethiols"Journal of Chemical Physics. (in press). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akira HARATA, Jyunya TAURA, Takeharu SUGIYAMA: "Heat Transport in Nano-Environments Adjacent to Metal-Liquid Interfaces : Ultrafast Photothermal Study"Analytical Sciences. 17. 197-200 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA: "Ultrafast Relaxation at Electrochemical Interfaces of Alkanethiol-Modified Gold Electrodes"Analytical Sciences. 17. 237-240 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miki SATO, Hiromi AKAGISHI, Akira HARATA, Teiichiro OGAWA: "Polarization and Surface Density Dependence of Pyrenehexadecanoic Acid at the Air-Water Interface under Compression Studied by a Laser Two-Photon Ionization"Langumuir. 17-26. 8167-8171 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Femtosecond Time-Resolved Transient Reflectivity at the Au(111) Electrode/Aqueous solution interfaces. The Effects of Laser Photon Impact, Electrochemical Potential Control and Modification by Alkanethiols"Analytical Sciences. 18 (in press). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Electrochemical potential-dependence of ultrafast electron thermalization process at Au(111) electrode/aqueous solution interfaces modified with alkanethiols"Journal of Chemical Physics. (in press). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akira HARATA, Jyunya TAURA, Takeharu SUGIYAMA: "Heat Transport in Nano-Environments Adjacent to Metal-Liquid Interfaces : Ultrafast Photothermal Study"Analytical Sciences. 17. 197-200 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA: "Ultrafast Relaxation at Electrochemical Interfaces of Alkanethiol-Modified Gold Electrodes"Analytical Sciences. 17. 237-240 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Miki SATO, Hiromi AKAGISHI, Akira HARATA, Teiichiro OGAWA: "Polarization and Surface Density Dependence of Pyrenehexadecanoic Acid at the Air-Water Interface under Compression Studied by a Laser Two-Photon Ionization"Langumuir. 17・26. 8167-8171 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Takeharu SUGIYAMA, Toshio ISHIOKA, Akira HARATA, Yoshihiko HATANO: "Femtosecond Time-Resolved Transient Reflectivity at the Au(111) Electrode/Aqueous solution interfaces. The Effects of Laser Photon Impact, Electrochemical Potential Control, and Modification by Alkanethiols"Analytical Sciences. 18(in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuki ITO,Isao TSUYUMOTO,Akira HARATA and Tsuguo SAWADA: "Ultrafast Energy Transfer of Silver Ultrafine Particles in Aqueous Solutions as Investigated by Ultrafast Lensing Effect Technique."Chemical Physics Letters. 318. 1-6 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Tomohiro MORISHITA,Akihide HIBARA,Tsuguo SAWADA,Isao TSUYUMOTO,and Akira HARATA: "Femtosecond Transient Reflecting Grating Methods and Analysis of the Ultrafast Carrier Dynamics on Si (111) Surfaces."Analytical Sciences. 16. 403-406 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Akira HARATA,Jyunya TAURA and Teiichiro OGAWA: "Heat Conduction in Nano-Environment Observed as Cooling Processes of Colloidal Silver Nanoparticles in Water"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 2909-2912 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Akira HARATA and Naonori YAMAGUCHI: "Photothermal Lensing Signal Enhancement by Transient Absorption of Photoexcited States in Liquid Solutions"Analytical Sciences. 16. 743-749 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Valeria TSUKANOVA,Akira HARATA and Teiichiro OGAWA: "Second-Harmonic Probe of Pressure-Induced Structure Ordering within Long-Chain Fluorescence Monomer at the Air/Water Interface"Journal of Chemical Physics. 104・32. 7707-7712 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Akira Harata,Qing Shen.Tsuguo Sawada: "Photothermal Application of Lasers:Study of Fast and Ultrafast Photothermal Phenomena at Metal-Kiquid Interfaces"Annual Rebiew of Physical Chemistry. 50. 193-219 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Akihide Hibara,Tomohiro Morishita,Isao Tsyumoto,Akira Hrata,Takehiko Kitamori,Tsuguo Sawada: "Direct Measurements of Femtosecond Energy Dissipation Processes of Hot Electrons in a Gold Film"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 2983-2987 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kenji Katayama,Tsuguo Sawada,Isao Tsuyumoto,Akira Harata: "Picosecond Energy Transfer at Gold/Electrolyte Interfaces Using Transient Reflecting Grating Method under Surface Plasmon Resonance Condition"Bulletin of Chemical Society of Japan. 72・11. 2383-2388 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ikeda,K.Katayama,T.Sawada,I.Tsuyumoto,A.Harata: "Generation and Observation of GHz Ultrasonic Waves on Liquid Surfaces and a Liquid/Liquid Interface by Transient Reflectiong Grating Method"Jounal of Chemical Physics. 111・20. 9393-9397 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Gen Furui,Kazuki Ito,Isao Tsuyumoto,Akira Hrata,Tsuguo Sawada: "Mokeculer Dynamics of Auramine/O in Low/Viscosity Solutions as Investigated by an Ultrafast Lensing Effect"Jounal of Physics Chemical A. 103・38. 7575-7579 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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