Electronic structure characterization of non-aqueous solvents

• 研究課題/領域番号: 18K14178
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: THUERMER STEPHAN 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40722161)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: electron spectroscopy / electronic structure / ionization energy / non-aqueous solvents / valence band

研究成果の概要

液体の光電子分光を用いて主に非水溶液の電子構造を研究した。光電子分光法は生物学的プロセスでも重要な化学状態、電気化学的性質や反応生成物などを分子規模で観測できる方法である。それは溶媒の基準データと正確なイオン化エネルギーの決定がカギとなる。
本研究は正確なイオン化エネルギーの新しい決定方法を開発し、液体の水とアルコールに適用した。そして初めて広いエネルギー範囲で液体のメタノールとエタノールの価電子構造を観測した。国際共同研究で液体アンモニアの測定が可能になり、初めて濃いアルカリ金属溶液中の金属絶縁体転移の観測に成功した。さらに、ナトリウムカリウム合金の小滴の表面上で水の金属転移も観測できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Important steps for photoelectron spectroscopy on liquids were achieved: Development of a new energy-referencing method for obtaining more accurate chemical properties, and establishing much-needed reference data for non-aqueous solvents, starting with the characterization of methanol and ethanol.

研究成果

• [国際共同研究] Fritz Haber Institute/Helmholtz Zentrum Berlin/DESY Hamburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)
• [国際共同研究] Fritz Haber Institute/Helmholtz Zentrum Berlin/Humboldt-Universitaet zu Berlin(ドイツ)
• [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)
• [雑誌論文] Valence Photoelectron Spectra of Liquid Methanol and Ethanol Measured Using He II Radiation (2021)
  • 著者名/発表者名: Thuermer Stephan、Shinno Takatoshi、Suzuki Toshinori
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 125 号: 12 ページ: 2492-2503
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.1c00288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-energy constraints on photoelectron spectra measured from liquid water and aqueous solutions (2021)
  • 著者名/発表者名: Malerz Sebastian、Trinter Florian、Hergenhahn Uwe、Ghrist Aaron、Ali Hebatallah、Nicolas Christophe、Saak Clara-Magdalena、Richter Clemens、Hartweg Sebastian、Nahon Laurent、Lee Chin、Goy Claudia、Neumark Daniel M.、Meijer Gerard、Wilkinson Iain、Winter Bernd、Thuermer Stephan
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 23 号: 14 ページ: 8246-8260
  • DOI: 10.1039/d1cp00430a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Photoelectron spectra of alkali metal-ammonia microjets: From blue electrolyte to bronze metal (2020)
  • 著者名/発表者名: Tillmann Buttersack, Philip E. Mason, Ryan S. McMullen, H. Christian Schewe, Tomas Martinek, Krystof Brezina, Martin Crhan, Axel Gomez, Dennis Hein, Garlef Wartner, Robert Seidel, Hebatallah Ali, Stephan Thuermer, Ondrej Marsalek, Bernd Winter, Stephen E. Bradforth, Pavel Jungwirth
  • 雑誌名: Science 巻: 368 号: 6495 ページ: 1086-1091
  • DOI: 10.1126/science.aaz7607
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 液体の水、メタノール、エタノールのHe(II)光電子分光 (2019)
  • 著者名/発表者名: 秦隆敏, Stephan Thuermer, 鈴木俊法
  • 学会等名: 分子科学討論会2019
• [学会発表] Exploring non-radiative relaxation processes in X-ray irradiated liquid water and aqueous solutions (2018)
  • 著者名/発表者名: Stephan Thuermer
  • 学会等名: International Workshop on Trends in Advanced Spectroscopy in Materials Science (TASPEC)
• [学会発表] Post-collision interaction in liquid water and aqueous solution - A sensitive probe of dynamic screening effects within the Auger-time window? (2018)
  • 著者名/発表者名: Stephan Thuermer
  • 学会等名: The Fourteenth International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
  • 国際学会
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