| 研究課題/領域番号 |
22H00294
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分29:応用物理物性およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小林 圭 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40335211)
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| 研究分担者 |
吉村 雅満 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40220743)
原 正則 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40457825)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)
2024年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2023年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2022年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / 探針増強ラマン分光 / 触媒 / 電極反応 / ナノカーボン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
液中原子分解能AFM観察と探針増強ラマン分光（TERS）の両方に対応した液中AFM-TERS装置を新規に開発する。また、市販のカンチレバー探針に貴金属薄膜をコーティングし、集束イオンビーム（FIB）加工を施した間接照射TERS探針を設計・試作し、研究期間の前半には大気中のTERS測定により装置・探針の性能評価を行い、後半にはモデル触媒を対象に、電気化学環境下でTERSマッピングを行う。
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| 研究成果の概要 |
電極・触媒反応における活性部位の特定や反応機構の素過程へ向け、液中で動作するFM-AFM（力学分光）にTERS（化学分光）を統合した、液中AFM-TERS装置を開発した。カンチレバーの探針部分を集束イオンビーム(FIB)加工した導波路プローブについて、機械的特性や電界増強効果について詳細に解析し、新たに準間接プローブを提案した。また、探針をFIB加工したプローブに対し、ラマン励起光を前面から照射することでノンギャップモードTERS測定を実現した。一方、固液界面において、有機溶媒中での帯電基板上の溶媒和構造計測に成功し、今後の液中AFM-TERS測定による電極・触媒反応評価への足がかりを得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電池・触媒材料では、空間的に不均一に分布する活性部位とその気液・固液界面構造が性能向上の鍵となる。本研究において開発した、大気中・液中AFM-TERS装置ならびに高感度TERSプローブを用いることで、ガス中や液体中などの様々な環境下において、フォースマッピング（力学分光）により材料表面の局所構造や固液界面構造（物理情報）を明らかにでき、TERSによりナノスケールの空間分解能での局所化学分析を行うことが可能となった。したがって、本研究成果により電池や触媒の動作機構の理解が進み、これらのデバイスの高性能化はもちろん、新原理に基づく革新的デバイスの創出も期待でき、省エネルギー・低炭素社会が実現する。
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