単一量子状態選別三重項酸素分子ビームによる表面反応スピン・立体効果の解明

• 研究課題/領域番号: 22360021
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 倉橋 光紀 独立行政法人物質・材料研究機構, 極限計測ユニット, 主幹研究員 (10354359)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2010年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: 表面 / 酸素分子 / 立体 / スピン / 表面・界面物性 / 化学物理 / 原子・分子物理 / 磁性

研究概要

基礎・応用の両面において重要な酸素分子は、不対電子に由来する電子スピンを持ち、直線分子という球でない形を持つ。我々は、六極磁子による磁場選別法により、スピン状態と回転状態の双方を良く定義できる酸素分子ビームを開発し、表面反応の分子軸方位依存性の検出に成功した。直接解離によるSi(100)表面酸化では分子軸が表面平行に近い場合にのみ反応が起こることを明らかにした。また、Al(111)表面酸化でも顕著な立体効果を検出し、長年論争が続いた反応動的過程を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Steric Effect in O2 Sticking on Al(111): Preference for Parallel Geometry (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi and Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Huge steric effects in surface oxidation of Si(100) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi and Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85[16] ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of O2 adsorbed on Cu(100): A spin-polarized metastable He beam study (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, X. Sun, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86[24] ページ: 6-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of O2 adsorbed on Cu(100): A spin-polarized metastable He beam study (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, X. Sun, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.245421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Huge steric effects in surface oxidation of Si(100) (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Kurahashi, Yasushi Yauauchi
  • 雑誌名: Physical Review B (rapid communication) 巻: 85 号: 16 ページ: 1613021-1613024
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.161302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarization of the Si(111)-7 x 7 surface: A study with a spin-polarized metastable helium atom beam (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, A. Pratt, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Surf. Sci. 巻: 605 ページ: 612-615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarized metastable He study of surface magnetic order in Ho thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Pratt, M. Kurahashi, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109 ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarization of the Si(111)-7 x 7 surface : A study with a spin-polarized metastable helium atom beam (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Kurahashi, A.Pratt, Y.Yamauchi
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 605 ページ: 612-615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarized metastable He study of surface magnetic order in Ho thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Pratt, M.Kurahashi, Y.Yamauchi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 109
  • 査読あり
• [雑誌論文] 六極磁子による酸素分子の単一スピン・回転状態選別 (2010)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Of Japan 巻: 53 ページ: 681-685
  • NAID: 10027498966
  • 査読あり
• [雑誌論文] 六極磁子による酸素分子の単一スピン・回転状態選別 (2010)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Society of Japan 巻: 53 ページ: 681-685
  • NAID: 10027498966
  • 査読あり
• [学会発表] Al(111)表面初期酸化における立体効果の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Al(111)表面初期酸化における立体効果の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] State-selected O2 beam andsteric effects in the initial oxidation ofSi(100) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi
  • 学会等名: Seminar at FOM institute DIFFER
  • 発表場所: Nieuwegein, the Netherlands
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] Si(100)表面初期酸化における立体効果の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Si(100)表面酸化における立体異方性:面内方位依存性の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] Observation of a large steric effect in the initial oxidation of Si(100) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, Y. Yamauchi
  • 学会等名: The 24th conference of the EPS condensed matter division
  • 発表場所: Edinburgh convention center, Edinburgh, UK
• [学会発表] Observation of large steric effects in O2 adsorption on Si(100) (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 学会等名: 第28回化学反応討論会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] Si(100)表面初期酸化における立体効果の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰:
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] Si(100)表面酸化における立体異方性：面内方位依存性の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] Observation of a large steric effect in the initial oxidation of Si(100) (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Kurahashi and Y. Yamauchi
  • 学会等名: The 24th conference of the EPS condensed matter division
  • 発表場所: Edinburgh convention center
• [学会発表] 状態選別酸素分子ビームによる表面反応立体異方性の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 2011年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(冨山県)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Development of a velocity variable state-selected O2 beam (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 第27回化学反応討論会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] 速度可変単一スピン・回転状態選別酸素分子ビームの開発(I) (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: (震災のため講演中止(予稿集))
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 状態選別酸素分子ビームによる表面反応立体異方性の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 学会等名: 2011年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] Production of a single spin-rotational-state-selected O2 beam by a hexapole magnet (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi
  • 学会等名: special seminar in Department of Chemistry
  • 発表場所: National aiwan University, Taipei, Taiwan
• [学会発表] Development of a elocity variable state-selected O2 beam (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 学会等名: 第27回化学反応討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 速度可変単一スピン・回転状態選別酸素分子ビームの開発(I) (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 学会等名: 応用物理学会春季大会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(震災のため中止)
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/KURAHASHI_Mitsunori-j.html
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/KURAHASHI_Mitsunori-j.html
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/KURAHASHI_Mitsunori-j.html
• [産業財産権] 永久磁石型多段六極磁子装置及び六極磁子焦点距離可変方法 (2011)
  • 発明者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 権利者名: 物質・材料研究機構
  • 公開番号: 2013-020855
  • 出願年月日: 2011-07-13
• [産業財産権] 永久磁石型多段六極磁子装置及び六極磁子焦点距離可変方法 (2011)
  • 発明者名: 倉橋光紀、山内泰
  • 権利者名: 物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 2011-154995
  • 出願年月日: 2011-07-13