| 研究課題/領域番号 |
20K20558
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 (2023)
国立研究開発法人理化学研究所 (2020) |
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研究代表者 |
数間 恵弥子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50633864)
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| 研究分担者 |
LEE SEUNGRAN 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (50862174)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
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| キーワード | 走査型トンネル顕微鏡 / 単一原子触媒 / 光化学反応 / 単一分子反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、新たな触媒材料として、酸化物などの担体に単一の金属原子が分散して取り込まれた「単一原子触媒」が注目を集めている。触媒作製法の探索や反応性の評価が進められる一方で、触媒作用の機構は未解明である。本研究は、原子レベルの空間分解能をもつ走査型トンネル顕微鏡を用いて、触媒表面の活性点である単一金属原子の電子状態ならびに単一分子の光化学反応を実空間で観測・解析し、光化学反応を誘起する単一原子触媒における触媒作用の機構解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて酸化チタン（TiO2）を母体とする単一原子触媒のモデル表面における研究を目的とした。そのためSTM測定が可能なTiO2表面を作製する必要があり、光触媒として多用されるアナターゼ型TiO2薄膜をパルスレーザー堆積法により開発した。本研究ではこれまで報告のないアナターゼTiO2薄膜とペロブスカイトのヘテロ構造において、PLD法によりTiO2薄膜がエピタキシャル成長するための材料と成膜条件を見出した。CaRuO3（CRO）上に成長した数オングストロームの厚さのTiO2薄膜のRMS粗さは79.51 pmでありSTM測定に適した表面を作製することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、光化学反応を誘起する単一原子触媒における触媒作用の機構解明に向けて、原子レベルの空間分解能をもつ走査型トンネル顕微を用いて、触媒表面を詳細に研究するためのモデル表面を開発することに成功した。特にこれまで報告のないアナターゼTiO2薄膜とペロブスカイトのヘテロ構造において、TiO2薄膜がエピタキシャル成長するための材料と成膜条件を見出した。本研究の成果は、酸化物のヘテロ構造におけるエピタキシャル成長に関する基礎的知見を提供するだけでなく、光触媒反応の実空間研究を可能にするモデル表面を開発できたことで、今後の研究の進展により光触媒反応の微視的理解が進むと期待される。
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