軟Ｘ線吸収分光法による電極固液界面の局所電子構造の解明

• 研究課題/領域番号: 23685006
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 長坂 将成 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (90455212)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 29,380千円 (直接経費: 22,600千円、間接経費: 6,780千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2011年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
• キーワード: 軟X線吸収分光法 / 液体・溶液 / 電気化学反応 / オペランド分光 / 固液界面 / 物性実験 / 表面・界面物性 / 内殻分光 / 電極反応 / 溶液 / 軟X線分光

研究概要

電気化学反応を理解する上で、電極固液界面を含む電解質溶液の局所電子構造を調べることが重要である。軟X線吸収分光法(XAS)は液体・溶液を元素選択的に観測できる有用な手法である。本研究では液体層の厚さを20 - 2000 nmの範囲で調整可能な液体セルを開発して、透過法XAS測定を可能にした。そして液体セルに電極を備えることにより、電気化学反応中の溶液の局所構造変化をXASでその場観測することに成功した。また電位変調XAS法を開発することにより、サイクリックボルタンメトリーと同じ掃引速度(100 mV/s)で、電気化学反応をXASでその場観測できるようにした。

研究成果

• [雑誌論文] Local Structures of Methanol -Water Binary Solutions Studied by Soft X-ray Absorption Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, K. Mochizuki, V. Leloup, N. Kosugi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118巻 号: 16 ページ: 4388-4396
  • DOI: 10.1021/jp4091602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Reaction of Aqueous Iron Sulfate Solutions Studied by Fe L-Edge Soft X-ray Absorption Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, A. P. Hitchcock, N. Kosugi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117巻 号: 32 ページ: 16343-16348
  • DOI: 10.1021/jp405112r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Reaction Studied by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy I. Development of Liquid Cell for Electrochemistry (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, A. P. Hitchcock, N. Kosugi
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 2012 ページ: 52-52
• [雑誌論文] Electrochemical Reaction Studied by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy II. Valence Changes of Fe Ions in Aqueous Iron Sulfate Solutions (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, A. P. Hitchcock, N. Kosugi
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 2012 ページ: 53-53
• [雑誌論文] Local Structures of Methanol-Water Binary Solutions. I. Oxygen K-Edge Soft X-Ray Absorption Spectra (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 2011 ページ: 50-50
• [雑誌論文] Local Structures of Methanol-Water Binary Solutions. II. Carbon K-Edge Soft X-Ray Absorption Spectra (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 2011 ページ: 51-51
• [雑誌論文] Electronic Structure of Liquid Methanol Studied by Carbon K-Edge Soft X-Ray Absorption Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nagasaka
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 2010 ページ: 57-57
• [雑誌論文] Hydration Structures of Li Cations in LiCl Aqueous Solutions Studied by Oxygen K-Edge Soft X-Ray Absorption Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nagasaka
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 2010 ページ: 58-58
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による電極固液界面の局所構造の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 日本表面科学会第81回表面科学研究会日本真空学会2014年2月研究例会「放射光X線・中性子線技術を利用した溶液に埋もれた界面構造解析」
  • 発表場所: 東京理科大学森戸記念館(東京)
  • 年月日: 2014-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線分光法による分子系の局所解析とその場観測手法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島)
  • 年月日: 2014-01-12
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による電気化学反応中の電極固液界面のその場観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会放射光表面科学研究部会セッション「放射光で見るソフトな界面」
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城)
  • 年月日: 2013-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Electrochemical Reaction of Aqueous Iron Sulfate Solutions Studied by Fe L-Edge Soft X-Ray Absorption Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, Z. Qin, A. P. Hitchcock, N. Kosugi
  • 学会等名: 38th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics
  • 発表場所: Hefei (China)
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による溶液中の電気化学反応のオペランド観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会「真空紫外・軟X線放射光物性研究の将来」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所(千葉)
  • 年月日: 2013-05-29
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による液体・溶液の局所構造の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第73回分析化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学函館キャンパス(北海道)
  • 年月日: 2013-05-18
  • 招待講演
• [学会発表] Local Structures of Methanol-Water Binary Liquid Studied by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, V. Leloup, N. Kosugi
  • 学会等名: 12th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure
  • 発表場所: Saint-Malo (France)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所構造の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学(神奈川県)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 透過型軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所電子構造の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 鳥栖市民文化会館(佐賀県)
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] Soft X-ray absorption spectra of liquids and aqueous solutions (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka, N. Kosugi
  • 学会等名: International Workshop on Structure and Dynamics of Nano-objects using short wavelength radiation
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2011-10-06
• [学会発表] Soft X-ray absorption spectra of liquids and aqueous solutions (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nagasaka
  • 学会等名: International Workshop on Structure and Dynamics of Nano-objects using short wavelength radiation
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2011-10-06
• [学会発表] 軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所電子構造の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 炭素K吸収端の軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所電子構造の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第14回XAFS討論会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] 水溶液の軟X線吸収分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 放射光学会第3回若手研究会「水の構造と物性研究の最前線」
  • 発表場所: 姫路市立美術館(兵庫)
  • 年月日: 2011-08-18
  • 招待講演
• [学会発表] 水溶液の軟X線吸収分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 放射光学会第3回若手研究会
  • 発表場所: 姫路市立美術館(兵庫県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-18
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による溶液中の電気化学反応のオペランド観測
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会「真空紫外・軟X線放射光物性研究の将来」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所 (千葉)
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による電気化学反応中の電極固液界面のその場観測
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会 放射光表面科学研究部会セッション「放射光で見るソフトな界面」
  • 発表場所: つくば国際会議場 (茨城)
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線分光法による分子系の局所解析とその場観測手法の開発
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場 (広島)
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による電極固液界面の局所構造の解明
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 日本表面科学会 第81回表面科学研究会 日本真空学会 2014年2月研究例会 「放射光X線・中性子線技術を利用した溶液に埋もれた界面構造解析」
  • 発表場所: 東京理科大学森戸記念館 (東京)
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による硫酸鉄水溶液の電気化学反応のその場観測
  • 著者名/発表者名: 長坂将成, 湯沢勇人, 堀米利夫, A. P. Hitchcock, 小杉信博
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都)
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による硫酸鉄水溶液の電気化学反応のその場観測
  • 著者名/発表者名: 長坂将成, 湯沢勇人, 堀米利夫, A. P. Hitchcock, 小杉信博
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島)
• [学会発表] 電位変調軟X線吸収分光法による電気化学反応のその場観測
  • 著者名/発表者名: 長坂将成, 湯沢勇人, 堀米利夫, 小杉信博
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
• [学会発表] Local Structures of Methanol-Water Binary Liquid Studied by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy
  • 著者名/発表者名: M. Nagasaka
  • 学会等名: 12th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure
  • 発表場所: Saint-Malo (France)
• [学会発表] 軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所構造の研究
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: UVSORシンポジウム2012
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知)
• [学会発表] 軟X線吸収分光法によるメタノール水溶液の局所構造の研究
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 第35回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
• [学会発表] 軟X線吸収分光法による電極固液界面のその場観測システムの開発
  • 著者名/発表者名: 長坂将成
  • 学会等名: 日本化学会第93春季大会(2013)
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀)
• [図書] CSJカレントレビュー14放射光が拓く化学の現在と未来 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長坂将成, 小杉信博
  • 出版者: 化学同人