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金電極への溶媒水分子吸着構造の形成機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K04968
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発

研究代表者

水沢 多鶴子  一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 研究員 (90624536)

研究分担者 山崎 大  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究副主幹 (80391259)
研究協力者 桜井 健次  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード埋もれた界面 / 反射率 / イメージング / 中性子 / 固液界面 / 金薄膜 / 中性子反射率 / 可視化 / 表面・界面物性 / 量子ビーム
研究成果の概要

中性子反射率法は、薄膜・多層膜の深さ方向の構造を原子レベルの分解能で決定できる精度を有しているが、ビームを1度以下の視斜角で照射するため、広い領域の平均情報を得ることになり、不均一試料の局所的な構造解析は困難である。局所的な構造を調べるためにはイメージング法が有効である。白色パルス中性子を用いれば、深さ方向の波数ヴェクトルQzの広い領域で迅速にイメージングを行うことができる。本研究では白色パルス中性子を用いた中性子反射率イメージングの方法により金電極と電解質水溶液界面の電気二重層の面内の不均一な構造を解析する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

深さ方向に原子レベルの分解能を有し、軽元素や磁性に感度のある中性子反射率法は、表面・界面の分析方法として有用であるが、局所領域の中性子反射率法は実現しておらず、特にmm2以下の微小領域の解析はなされていない。この研究では大強度のパルス中性子の特性を生かして微小領域の中性子反射率測定を可能にする。電極/電解質界面の構造解析にこの方法を応用し、電気二重層における電極の表面形状と電解質中のイオン・分子の吸着構造の関係を直接観察することにより、電極反応に及ぼす電極/電解質界面構造の影響について知見を得ることができる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Neutron visualization of inhomogeneous buried interfaces in thin films2019

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Kenji、Jiang Jinxing、Mizusawa Mari、Ito Takayoshi、Akutsu Kazuhiro、Miyata Noboru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 571-571

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37094-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] An electrochemical cell with vertical geometry for neutron reflectivity measurements2018

    • 著者名/発表者名
      Mizusawa Mari、Sakurai Kenji、Yamazaki Dai、Takeda Masayasu
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 551 ページ: 270-273

    • DOI

      10.1016/j.physb.2018.01.050

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Hadamard coding of time-of-flight neutron reflectogram at grazing incidence2018

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Kenji、Mizusawa Mari、Jiang Jinxing、Ito Takayoshi
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 551 ページ: 426-430

    • DOI

      10.1016/j.physb.2018.01.014

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 金パターン電極/電解質溶液界面の高分解能中性子反射 率イメージングに関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      水沢 まり・桜井 健次 ・山﨑 大 ・ 及川 健一 ・原田 正英 ・Liu Yuwei・小林 治哉 ・伊藤 崇芳
    • 学会等名
      第 69 回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] I"Neutron reflectivity imaging of buried layers and interfaces in thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakurai, Jinxing Jiang, Mari Mizusawa, Takayoshi Ito, Kazuhiro Akutsu, Noboru Miyata, International conference on neutron scattering 2017
    • 学会等名
      International conference on neutron scattering 2017
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Reflection projections for neutron reflectivity imaging of the interface between sulfuric acid and gold thin film2018

    • 著者名/発表者名
      Mari Mizusawa1,2), Kenji Sakurai1), Xiang XingSing1), Dai Yamazaki3), Masayasu Takeda4)
    • 学会等名
      ISSS-8
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reflection Projection Measurements for Neutron Reflectivity Imaging of the Interface between Sulfuric Acid and Gold Thin Film2017

    • 著者名/発表者名
      Mari Mizusawa, Kenji Sakurai, Xiang XingSing , Dai Yamazaki ,Masayasu Takeda
    • 学会等名
      ICNS2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金薄膜と希硫酸界面の中性子反射率イメージング-反射投影の測定 ( 1)2017

    • 著者名/発表者名
      水沢まり,桜井健次,山﨑大 ,XiangJIANG JINXING,武田全康
    • 学会等名
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Reflection projections for neutron reflectivity imaging of the interface between sulfuric acid and gold thin film2017

    • 著者名/発表者名
      M. Mizusawa, K. Sakurai, Jiang XingSing, D. Yamazaki, M. Takeda
    • 学会等名
      ISSS-8
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロピクセルチャンバーを用いた中性子反射率イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      桜井 健次、蒋 金星、水沢 まり、伊藤 崇芳、ジョセフ パーカー、原田 正英、及川 健一
    • 学会等名
      第78回応用物理学会周期学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 「中性子反射率イメージング技術開発の最新状況」2016

    • 著者名/発表者名
      桜井健次, Jinxing Jiang, 水沢まり, 伊藤崇芳,阿久津和宏, 笠井聡,宮田登
    • 学会等名
      日本中性子科学会第16回年会(2016.12 名古屋)
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 「拡張した中性子反射率法による埋もれた薄膜界面のビジュアリ ゼーション」2016

    • 著者名/発表者名
      久津和宏,  桜井健次, Jinxing Jiang, 水沢まり, 伊藤崇芳, 阿笠井聡, 宮田登
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 新版 X線反射率法入門2018

    • 著者名/発表者名
      桜井 健次
    • 総ページ数
      384
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784061532960
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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