| 研究課題/領域番号 |
20K22518
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
森近 一貴 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (60885391)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 振動分光 / 非線形分光 / 電気化学 / プラズモニクス / 電気化学反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年の環境・エネルギー問題への関心の高まりとともに，電気化学反応などのエネルギー変換技術に関する研究の重要性が増している．これらの電気化学反応を深く理解するためには，電極界面における反応物・中間体・生成物の構造を分子レベルで理解することが必要不可欠である．赤外超短パルスレーザーを用いた非線形分光は，こうした分子レベルの知見を非破壊的かつその場で測定できる強力なツールであるが，本質的に測定感度に乏しく，その適用範囲は著しく制限されている．そこで本研究では，金属ナノ構造の表面プラズモン励起に伴う電場増強効果を利用した，電気化学反応を高感度に計測できる新規赤外非線形分光法の開発を目指す．
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| 研究成果の概要 |
赤外域でプラズモン共鳴を示し，かつ作用電極としても動作する金属ナノ構造を有限差分時間領域法に基づく電磁場解析により設計した．設計したナノ構造を電子線描画プロセスにより作製し，赤外分光測定により設計通りのプラズモン共鳴特性が得られていることを確認した．また，CO2還元反応を計測するための赤外非線形分光系を構築した．構築した系を用いて液相CO2分子に対して赤外非線形分光実験を行い，第1振動励起状態への励起に伴う過渡吸収変化スペクトルと，その振動緩和ダイナミクスを観測することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した手法の特徴は，赤外域でプラズモン共鳴を示す金属ナノ構造を作用電極として用いることで，電極表面における分子の構造やダイナミクスの高感度計測を可能とする点にある．電気化学反応のメカニズムを解明する上で反応中間体に関する知見は非常に重要であり，本手法により反応中間体を高感度に捉えることができれば，反応メカニズムの解明，さらには反応の効率や選択性を高めるための指標が得られると期待される．
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