| 研究課題/領域番号 |
21H01896
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
二本柳 聡史 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30443972)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
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| キーワード | 界面水 / 超高速時間分解測定 / 電気化学 / 界面 / 非線形分光 / 超高速ダイナミクス / 分子科学 / ダイナミクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電極反応を理解することは基礎電気化学ならびにエネルギー科学の中心的課題である。そして、それを実現するためには電極/溶液界面の構造やダイナミクスを分子レベルで理解することが必須である。本研究では、申請者らが開発した界面選択的時間分解非線形分光法である「時間分解ヘテロダイン検出和周波発生分光法」と電極/溶液界面のその場測定を可能にする「その場参照法」を組み合わせて、これまで不可能だった電極/溶液界面の分子ダイナミクスのその場・実時間追跡を実現する。これによって、電極/溶液界面の分子ダイナミクスがバルクとどのように異なるのかを明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
電極溶液界面の定常スペクトル測定として、白金電極／電解質水溶液界面における電位に依存した水のヘテロダイン検出振動和周波発生（HD－VSFG）分光測定に成功した。また、可視光として基本波の倍波である４００nmを使用することで金薄膜／水界面のＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定が可能であることを見出した。時間分解測定としては、まずシリカ／水界面において時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ測定を行いシリカ界面に特異的な水のＯＨ伸縮バンドの振動緩和速度を決定した。さらに５ＫＨｚ、０．４ｍＪで運用可能な光パラメトリック増幅器を構築し、これを励起光源として電極／溶液界面に適用可能な時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光装置を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気化学の根幹である電極溶液界面において界面水のＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定に成功したことはそれだけでも界面分子科学の進展において極めて重要な一歩である。これをきっかけにして電極触媒能と界面水の配向の関係について今後さらに明確なデータに基づいて明らかとなることが期待できる。さらに、本研究で達成されたシリカ／水界面の時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定および電極界面に適用可能な時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光装置の構築は電極をはじめとする固液界面の動力学研究におけるブレークスルーと呼べるもので極めて重要な成果である。これらの知見や方法論を活用して今後界面の動力学研究が飛躍的に進展することが期待できる。
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