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過渡加熱法と界面敏感振動分光法による水/固体界面の水素結合ダイナミクス解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H01942
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関京都大学

研究代表者

渡邊 一也  京都大学, 理学研究科, 教授 (30300718)

研究分担者 奥山 弘  京都大学, 理学研究科, 准教授 (60312253)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワード表面・界面 / 振動分光 / 超高速分光 / 和周波発生 / 表面振動分光 / 和周波発生分光 / 固液界面 / 時間分解分光 / 和周波発生振動分光
研究成果の概要

本研究では,超高真空下での位相敏感検出和周波発生振動分光法にバランス検出を取り入れ測定の効率化を実現した.これを用いて,Pt微斜面におけるステップサイトに吸着した水の振動スペクトルを分子の配向情報を含めて取得することに成功した.加えて,超高真空下の有機薄膜中に初めて二次元電子分光を適用し,フェムト秒スケールの励起子エネルギー揺動ダイナミクスを明らかにした.また,微小共振器中の分子の電子励起状態ダイナミクスを調べ,ポラリトン形成による一重項励起子分裂速度変調を捉え,その微視的起源を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属や半導体表面での水素発生およびその逆反応,酸素発生およびその逆反応は,燃料電池や水分解光触媒の重要な素過程であり,反応の微視的機構について多くの研究の蓄積がある.しかし,界面の水の分光情報,特に振動分光の知見が乏しいため本質的な理解に至っていない.本研究で開拓・発展させた計測手法の適用により,ヘテロ界面の微視的構造,特にやわらかい構造をもつ分子集合体の界面での構造やダイナミクスの特異性を明らかにすることが可能になると期待され,電気化学や触媒化学等広い分野に波及効果を及ぼすと考えられる.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Institute of Physics(クロアチア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Anomalous Temperature Dependence of Exciton Spectral Diffusion in Tetracene Thin Film2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Tatsuya、Watanabe Kazuya、Petrovi? Marin、Kralj Marko
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 号: 13 ページ: 5248-5254

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c01537

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Linewidth Narrowing with Ultimate Confinement of an Alkali Multipole Plasmon by Modifying Surface Electronic Wave Functions with Two-Dimensional Materials2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Shunsuke、Yoshida Tatsuya、Watanabe Kazuya、Matsumoto Yoshiyasu、Yasuike Tomokazu、Petrovi? Marin、Kralj Marko
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 号: 12 ページ: 126802-126802

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.126802

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Decoupling from a Thermal Bath via Molecular Polariton Formation2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Shota、Watanabe Kazuya
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 号: 4 ページ: 1349-1356

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b03789

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced structural disorder at a nanocrystalline ice surface2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuki Yuji、Watanabe Kazuya、Sugimoto Toshiki、Matsumoto Yoshiyasu
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 号: 36 ページ: 20442-20453

    • DOI

      10.1039/c8cp07269h

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Singlet fission of amorphous rubrene modulated by polariton formation2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Shota、Watanabe Kazuya、Matsumoto Yoshiyasu
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 151 号: 7 ページ: 074703-074703

    • DOI

      10.1063/1.5108698

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] テトラセン薄膜における励起子エネルギーギャップ揺動ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      吉田龍矢
    • 学会等名
      分子科学会オンライン討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 有機薄膜の超高速スペクトル拡散2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊一也
    • 学会等名
      レーザー学会第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子と輻射場の強結合による励起状態ダイナミクス変調2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊一也
    • 学会等名
      第12回 Qコロキウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微小共振器内でのポラリトン形成によるポーラロン結合消失2019

    • 著者名/発表者名
      高橋 翔太,渡邊 一也,松本 吉泰
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微小光共振器中の非晶質tetraphenyldibenzoperiflanthene薄膜における振電構造と緩和ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      安武 祐太,高橋 翔太,渡邊 一也
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 界面・微小共振器中における非断熱過程2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊一也
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面コヒーレント振動2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊一也
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テトラセン薄膜における超高速スペクトル拡散2019

    • 著者名/発表者名
      吉田龍矢
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Rh(111)表面上の氷表面構造の膜厚依存性2019

    • 著者名/発表者名
      大槻 友志・渡邊 一也・杉本 敏樹・松本 吉泰
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Growth of ice film on Rh(111) studied by sum-frequency generation2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Watanabe
    • 学会等名
      8th SFG Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微小光共振器中の非晶質ルブレン薄膜における シングレットフィッションダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      高橋翔太,渡邊一也,杉本敏樹,松本吉泰
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二次元物質によるアルカリ単原子層プラズモン応答の変調2018

    • 著者名/発表者名
      吉田龍矢,田中駿介 ,渡邊一也 ,杉本敏樹,松本吉泰
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rh(111)上に作製した氷薄膜のヘテロダイン検出和周波発生振動分光2018

    • 著者名/発表者名
      大槻友志,杉本敏樹 ,渡邊一也,松本吉泰
    • 学会等名
      表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] h-BN によるセシウム単原子層プラズモン応答の変調2018

    • 著者名/発表者名
      吉田龍矢,田中駿介,渡邊一也,杉本敏樹,松本吉泰
    • 学会等名
      表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二次元物質とIr(111)の間に層間挿入されたCs単原子層のプラズモン共鳴2018

    • 著者名/発表者名
      田中 駿介, 渡邊 一也, 安池 智一,杉本 敏樹,松本 吉泰
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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