| 研究課題/領域番号 |
20J20223
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
宮崎 雅大 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2022年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 操作プローブ顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / ケルビンプローブフォース顕微鏡 / 表面光起電力 / 光触媒 / 半導体 / 酸化チタン / ケルビンプローブ力顕微鏡 / 表面電位 / 触媒 / バンド曲がり / 金ナノ構造体 / クラスター分析 / 表面ポテンシャル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酸化チタン（TiO2）と金ナノ構造体（Au）の組み合わせは優れた触媒材料として注目されているが、触媒反応の機構は未だ解明されていない。触媒反応は反応物とAu/TiO2間の電荷移動によって進行するので、その電荷分布の測定が触媒機構を解明するうえで重要である。そこで本研究では、ケルビンプローブ力顕微鏡に基づいて触媒表面の電荷分布を原子スケールで測定できる分析手法の開発を目指す。そしてTiO2表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷分布の関係を解明することを目的に研究を行う。本研究により、触媒反応と電荷分布の関連付けが可能となり、触媒機構に関する新たな知見が得られることが期待される。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、酸化チタン表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷移動現象の関係を原子スケールで解明することである。そのために本年度の計画は、Au/TiO2表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷移動現象の関係を300 Kの室温環境において解明することであった。また室温での低ノイズおよび高安定化測定を目的として、測定系の改良に取り組む計画であった。
当初は計画していなかったが、前年度において、ケルビンプローブフォース顕微鏡（KPFM）を用いた表面光起電力測定の高分解能化および測定時間の短縮に関する研究（AC bias KPFM）が進展したことを踏まえて、本年度ではAC bias KPFMに関する研究をさらに深めた。本手法では、試料に印加する交流電圧の振幅をフィードバック制御に用いるという新たな方式を提案し、一度の画像化で表面光起電力の分布を取得できることを示した。一度で画像化することで、測定ドリフトや探針変化による測定精度への悪影響を抑制することができ、これまでより高分解能な表面光起電力分布の取得が可能となる。以上をまとめた結果をBeilstein Journal of Nanotechnology誌で発表した。
また新たな測定手法として、二重バイアス変調ヘテロダイン周波数変調KPFMを提案した。本手法により、位相同期回路の帯域を超えた高周波の交流電圧（数MHz）に対する静電気力の基本波成分と二倍波成分を同時に測定することが可能となった。従って、高周波電圧に対するCPDと同時に、誘電率やキャリア密度といった物理量をナノスケールの高空間分解能で測定することが可能となる。以上をまとめた結果をApplied Physics Letters誌で発表した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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