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Electron Scattering and Electron Angular Anisotropy in Water and Aqueous Solution

研究課題

研究課題/領域番号 20K15229
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) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードelectron spectroscopy / electron scattering / liquid water / aqueous solution / angular anisotropy / photoelectron anisotropy / synchrotron radiation
研究開始時の研究の概要

Important for many chemical and biological processes is a solute’s propensity vs. depth and its orientation at the surface, which is measured with photoelectron spectroscopy by exploiting electron scattering. We quantify how electrons scatter and loose energy in aqueous solutions for this purpose.

研究成果の概要

液体の光電子分光を用いて溶液表面の分子分布と配向が研究されてきたが、分光法の検出深さが決める電子散乱プロセスは明らかでない。本研究は広いエネルギー範囲で溶液中の電子散乱を系統的に測定し、電子散乱と検出深さの関係とスペクトルへの影響を調べた。その結果、電子の運動エネルギーは16 eV以下になると、振動励起の散乱プロセスが支配的になり、スペクトル特徴の劣化によって正確な情報を得られないと判明した。一方、界面活性物質の場合は16 eV以下でも溶媒との非弾性散乱が少ないため、低エネルギー光源を用いても測定可能と分かった。また、電子の角度分布から界面活性物質の深さを原子レベルの分解能での測定に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The distribution of solutes at a solution’s surface is important for atmospheric processes and chemistry. This project advanced our understanding of electron scattering in liquids, which enables to extract depth and surface orientation of molecules with high precision via photoelectron spectroscopy.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 13件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Fritz Haber Institute/Helmholtz Zentrum Berlin/DESY Hamburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] J. Heyrovsky Institute of Phys. Chem./University of Chemistry and Technology(チェコ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Fritz Haber Institute/Helmholtz Zentrum Berlin/DESY Hamburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fritz Haber Institute/Helmholtz Zentrum Berlin/DESY Hamburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fritz Haber Institute/Helmholtz Zentrum Berlin/DESY Hamburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Radiationless Decay Spectrum of O 1s Double Core Holes in Liquid Water2024

    • 著者名/発表者名
      Trinter Florian, Inhester Ludger, Puettner Ralph, Malerz Sebastian, Thuermer Stephan, Marchenko Tatiana, Piancastelli Maria-Novella, Simon Marc, Winter Bernd, Hergenhahn Uwe
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: - 号: 19

    • DOI

      10.1063/5.0205994

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoelectron spectroscopy from a liquid flatjet2023

    • 著者名/発表者名
      Stemer Dominik、Buttersack Tillmann、Haak Henrik、Malerz Sebastian、Schewe Hanns Christian、Trinter Florian、Mudryk Karen、Pugini Michele、Credidio Bruno、Seidel Robert、Hergenhahn Uwe、Meijer Gerard、Thuermer Stephan、Winter Bernd
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 158 号: 23 ページ: 234202-234202

    • DOI

      10.1063/5.0155182

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How to measure work functions from aqueous solutions2023

    • 著者名/発表者名
      Pugini Michele、Credidio Bruno、Walter Irina、Malerz Sebastian、Trinter Florian、Stemer Dominik、Hergenhahn Uwe、Meijer Gerard、Wilkinson Iain、Winter Bernd、Thuermer Stephan
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 14 号: 35 ページ: 9574-9588

    • DOI

      10.1039/d3sc01740k

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Absolute Electronic Energetics and Quantitative Work Functions of Liquids from Photoelectron Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Winter Bernd、Thuermer Stephan、Wilkinson Iain
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 56 号: 2 ページ: 77-85

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.2c00548

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Core-Level Photoelectron Angular Distributions at the Liquid-Vapor Interface2023

    • 著者名/発表者名
      Dupuy Remi、Thuermer Stephan、Richter Clemens、Buttersack Tillmann、Trinter Florian、Winter Bernd、Bluhm Hendrik
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 56 号: 3 ページ: 215-223

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.2c00678

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Angstrom-Depth Resolution with Chemical Specificity at the Liquid-Vapor Interface2023

    • 著者名/発表者名
      Dupuy R.、Filser J.、Richter C.、Buttersack T.、Trinter F.、Gholami S.、Seidel R.、Nicolas C.、Bozek J.、Egger D.、Oberhofer H.、Th?rmer S.、Hergenhahn U.、Reuter K.、Winter B.、Bluhm H.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 15 ページ: 156901-156901

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.156901

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of intermolecular Coulombic decay and shake-up satellites in liquid ammonia2022

    • 著者名/発表者名
      Schewe Hanns Christian、Muchova Eva、Belina Michal、Buttersack Tillmann、Stemer Dominik、Seidel Robert、Thuermer Stephan、Slavcek Petr、Winter Bernd
    • 雑誌名

      Structural Dynamics

      巻: 9 号: 4 ページ: 044901-044901

    • DOI

      10.1063/4.0000151

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative electronic structure and work-function changes of liquid water induced by solute2022

    • 著者名/発表者名
      Credidio Bruno、Pugini Michele、Malerz Sebastian、Trinter Florian、Hergenhahn Uwe、Wilkinson Iain、Thuermer Stephan、Winter Bernd
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 号: 3 ページ: 1310-1325

    • DOI

      10.1039/d1cp03165a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoelectron circular dichroism in angle-resolved photoemission from liquid fenchone2022

    • 著者名/発表者名
      Pohl Marvin N.、Malerz Sebastian、Trinter Florian、Lee Chin、Kolbeck Claudia、Wilkinson Iain、Thuermer Stephan、Neumark Daniel M.、Nahon Laurent、Powis Ivan、Meijer Gerard、Winter Bernd、Hergenhahn Uwe
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 号: 14 ページ: 8081-8092

    • DOI

      10.1039/d1cp05748k

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Accurate vertical ionization energy and work function determinations of liquid water and aqueous solutions2021

    • 著者名/発表者名
      Thuermer Stephan、Malerz Sebastian、Trinter Florian、Hergenhahn Uwe、Lee Chin、Neumark Daniel M.、Meijer Gerard、Winter Bernd、Wilkinson Iain
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 31 ページ: 10558-10582

    • DOI

      10.1039/d1sc01908b

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution2021

    • 著者名/発表者名
      Mason Philip E.、Schewe H. Christian、Buttersack Tillmann、Kostal Vojtech、Vitek Marco、McMullen Ryan S.、Ali Hebatallah、Trinter Florian、Lee Chin、Neumark Daniel M.、Thuermer Stephan、Seidel Robert、Winter Bernd、Bradforth Stephen E.、Jungwirth Pavel
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 595 号: 7869 ページ: 673-676

    • DOI

      10.1038/s41586-021-03646-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Following in Emil Fischer’s Footsteps: A Site-Selective Probe of Glucose Acid-Base Chemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Malerz Sebastian、Mudryk Karen、Tomanik Lukas、Stemer Dominik、Hergenhahn Uwe、Buttersack Tillmann、Trinter Florian、Seidel Robert、Quevedo Wilson、Goy Claudia、Wilkinson Iain、Thuermer Stephan、Slavicek Petr、Winter Bernd
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 125 号: 32 ページ: 6881-6892

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.1c04695

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Low-energy constraints on photoelectron spectra measured from liquid water and aqueous solutions2021

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Valence Photoelectron Spectra of Liquid Methanol and Ethanol Measured Using He II Radiation2021

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] How to measure work functions from aqueous solutions2023

    • 著者名/発表者名
      Stephan Thuermer
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectron spectroscopy of Liquids: Accessing Electronic Energetics and Surface Properties2023

    • 著者名/発表者名
      Stephan Thuermer
    • 学会等名
      UVSOR-III+MAX IV International Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shake-up and shake-off satellites as probe of ultrafast charge delocalization in liquid water2023

    • 著者名/発表者名
      Florian Trinter, Bernd Winter, Stephan Thuermer
    • 学会等名
      XXXIII International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoelectron Circular Dichroism from Aqueous-Phase Biomolecules2023

    • 著者名/発表者名
      M. Pugini, K. Mudryk, D. Stemer, L. Tomanik, S. Malerz, F. Trinter, T. Buttersack, U. Hergenhahn, I. Wilkinson, S. Thuermer, P. Slavicek, G. Meijer, B. Winter
    • 学会等名
      DESY Photon Science Users' Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Expanding Liquid-Jet Photoelectron Spectroscopy to Liquid Flatjets2023

    • 著者名/発表者名
      Stemer Dominik、Buttersack Tillmann、Haak Henrik、Malerz Sebastian、Schewe Hanns Christian、Trinter Florian、Mudryk Karen、Pugini Michele、Credidio Bruno、Seidel Robert、Hergenhahn Uwe、Meijer Gerard、Thuermer Stephan、Winter Bernd
    • 学会等名
      BESSY user meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoelectron Circular Dichroism from Aqueous-Phase Biomolecules2023

    • 著者名/発表者名
      M. Pugini, D. Stemer, K. Mudryk, L. Tomanik, S. Malerz, F. Trinter, T. Buttersack, U. Hergenhahn, I. Wilkinson, S. Thuermer, P. Slavicek, B. Winter, G. Meijer
    • 学会等名
      DESY Photon Science Users' Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Core-ionization of Liquid Ammonia: Intermolecular Coulombic Decay and Shake-up Satellites2022

    • 著者名/発表者名
      S. Thuermer
    • 学会等名
      第25回 XAFS 討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Measuring Fermi-referenced ionization energies and work functions from aqueous solution (hot topics)2022

    • 著者名/発表者名
      S. Thuermer
    • 学会等名
      International Workshop on Photoionization (IWP) Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoemission Studies On A Liquid Jet At The Petra III Beamline P042022

    • 著者名/発表者名
      F. Trinter, S.Malerz, K. Mudryk, D. Stemer, M. Pugini, T. Buttersack, M.N. Pohl, I. Wilkinson, U. Hergenhahn, S. Thuermer, B. Winter
    • 学会等名
      SNI2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoemission from aqueous solutions at PETRA III beamline P04: Towards detecting Photoelectron Circular Dichroism (PECD)2022

    • 著者名/発表者名
      S. Malerz, F. Trinter, U. Hergenhahn, T. Buttersack, D. Stemer, K. Mudryk, M. Pohl, G. Meijer, I. Wilkinson, S. Thuermer, B. Winter
    • 学会等名
      14th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI) 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel energy-referencing approach for measuring accurate vertical ionization energies and work functions of liquid water and aqueous solutions2022

    • 著者名/発表者名
      Florian Trinter
    • 学会等名
      DESY Photon Science Users' Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How shake-up and shake-off satellites can reveal ultrafast charge delocalization in liquid water2022

    • 著者名/発表者名
      Stephan Thuermer
    • 学会等名
      Molecular Physics and Physical Chemistry with Advanced Photon Sources - 739. WE-Heraeus-Seminar
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shake-up and shake-off satellites as a probe of ultrafast charge delocalization in liquid water2021

    • 著者名/発表者名
      Stephan Thuermer
    • 学会等名
      第24回XAFS討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] How electron scattering impacts photoelectron spectra of liquid water and aqueous solutions at low energies2021

    • 著者名/発表者名
      Stephan Thuermer
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] Google Scholar User Profile

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=05yx0h0AAAAJ

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] Kyoto University Activity Dtabase

    • URL

      https://kdb.iimc.kyoto-u.ac.jp/profile/ja.7b8f7b2e37181b16.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] Kyoto University Activity Dtabase

    • URL

      https://kdb.iimc.kyoto-u.ac.jp/profile_private/en.7b8f7b2e37181b16.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] University Group Homepage

    • URL

      http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bukka/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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