研究課題
基盤研究(B)
最先端のSPM技術を駆使し、欠陥の状態が制御されている機能コア清浄表面が、外場と相互作用した場合にどのように働くのかを、原子からサブミクロンレベルで系統的に明らかにする。具体的には、(1)欠陥や構造を制御した機能コア清浄表面の実現を行う。次に、(2)原子分解能による機能コア清浄表面の原子レベル解析を原子分解能NC-AFMおよびSTMを用いて行う。さらに、(3)外場印加型高速AFMによる機能コアダイナミクス観察を、上記で測定した機能コア清浄表面が、反応場においてどのような機能を示すのかを、ビデオレートで動作する高速AFMを用いて測定する。
金を担持したアナターゼTiO2表面を近接場光学顕微鏡で測定した結果、近クラスタからの応答が少なく、クラスタが大きくなるほどその傾向が強まることがわかった。この現象を詳細に調べるためにポンププローブ法を用いたが、応答は得られなかった。実験系を再検討し、引き続き実験を進める。また、高速原子間力顕微鏡で光触媒効果を観察し、金ナノ粒子がTiO2表面で脂質の分解を促進していることを確認した。紫外線照射前に焼成することで、Auの消失を防げることもわかった。さらに、AIを使った新しい物性計測技術を開発し、特定の原子でのI-V曲線測定に成功した。
本研究の社会的意義は、環境浄化やエネルギー変換技術の向上に大きく貢献する点にある。金を担持したTiO2表面の光触媒効果の詳細な解析により、効率的な分解メカニズムが解明され、環境汚染物質の除去技術の向上が期待される。また、AIを駆使した新しい物性計測技術の開発により、材料科学分野における精密な解析が可能となり、新規材料の設計や評価が迅速化される。これにより、持続可能な社会の実現と産業技術の革新に大きく寄与することが期待される。
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