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水素分子形成におけるスピン機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24246013
研究種目

基盤研究(A)

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
研究機関東京大学

研究代表者

福谷 克之  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10228900)

研究分担者 笠井 秀明  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00177354)
関場 大一郎  筑波大学, 数理物質系, 講師 (20396807)
連携研究者 ビルデ マーカス  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (10301136)
小倉 正平  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (10396905)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)
2015年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2014年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2013年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2012年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
キーワード表面 / 水素 / スピン / 固体表面 / 異方性
研究成果の概要

本研究では,水素原子・分子線を開発し,表面での散乱・反応におけるスピン状態分布をレーザー共鳴分光法を用いて観測することで,水素と表面の相互作用の詳細を明らかにした. PdとTiO2表面では,水素原子の微視的な拡散機構を調べその原子的メカニズムを明らかにした.AgおよびPd表面について,水素分子お核スピン3重項と1重項状態を選別して熱脱離スペクトルを測定することで,両者に明確な違いがあることを見出した.SrTiO3とTiO2表面での水素分子の散乱を調べ,核スピン状態に応じて散乱角度分布に違いがあることを見出した.理論解析から,これらが相互作用ポテンシャルの異方性に起因することを明らかにした.

報告書

(5件)
  • 2016 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2016 2015 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件、 謝辞記載あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 5件、 招待講演 11件)

  • [雑誌論文] Observation of Photoexcitation of Fe-oxide grown on TiO2(100) by visible light irradiation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawauchi, N. Nagatsuka, and K. Fukutani
    • 雑誌名

      Hyperfine Interactions

      巻: 237 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1007/s10751-016-1230-8

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of olefin hydrogenation catalysis driven by palladium-dissolved hydrogen2016

    • 著者名/発表者名
      S. Ohno, M. Wilde, K. Fukutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 21 ページ: 11481-11481

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b00987

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nuclear resonant scattering of synchrotron radiation by physisorbed Kr on TiO2(110) surfaces in multilayer and mono- layer regimes2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikeda, T. Kawauchi, M. Matsumoto, T. Okano, K. Fukutani, X.W. Zhang, and Y. Yoda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 15 ページ: 155402-155402

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.155402

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of hydrogen on the localized electronic states and electronic conductivity of rutile TiO2(110)2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fukada, M. Matsumoto, K. Takeyasu, S. Ogura, K. Fukutani
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 84 号: 6 ページ: 064716-064716

    • DOI

      10.7566/jpsj.84.064716

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Desorption temperature control of palladium-dissolved hydrogen through surface structural manipulation2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ohno, M. Wilde, and K. Fukutani
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 号: 21 ページ: 11732-11738

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b02365

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Complete H-D Exchange of Butene via D Absorbed in a Pd-Au Alloy2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ogura, M. Okada, K. Fukutani
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 号: 42 ページ: 23973-23977

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b07216

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two charged states of hydrogen on the SrTiO3(001) surface2014

    • 著者名/発表者名
      K.Takeyasu, K.Fukada, S.Ogura, M.Matsumoto and K.Fukutani
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: 140 号: 8 ページ: 84703-84703

    • DOI

      10.1063/1.4866645

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel insight into the hydrogen absorption mechanismat the Pd (110) surface2014

    • 著者名/発表者名
      大野哲, Markus Wilde, 福谷克之
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 140(印刷中) 号: 13 ページ: 134705-134705

    • DOI

      10.1063/1.4869544

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Rotational-Symmetry Breaking on Physisorption of Ortho- and Para-H2 on Ag(111)2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sugimoto, K. Fukutani
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 112 号: 14 ページ: 146101-146101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.112.146101

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electronic Structure of the SrTiO3(001) Surfaces: Effects of the Oxygen Vacancy and Hydrogen Adsorption2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takeyasu, K. Fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • 雑誌名

      Appl. Sci. Conv. Technol. 23 (2014) 201-210

      巻: 23 ページ: 201-210

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Detection near Surfaces and Shallow Interfaces with Resonant Nuclear Reaction Analysis2014

    • 著者名/発表者名
      M. Wilde and K. Fukutani
    • 雑誌名

      Surface Science Report

      巻: 69(4) 号: 4 ページ: 196-295

    • DOI

      10.1016/j.surfrep.2014.08.002

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Physisorption and ortho-para conversion of molecular hydrogen on solid surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani, T. Sugimoto
    • 雑誌名

      Prog. Surf. Sci.

      巻: 88 号: 4 ページ: 279-348

    • DOI

      10.1016/j.progsurf.2013.09.001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Control of the surface electronic structure 01 SrTi03 (001) by aodulation of the density of oxygen vacancies2013

    • 著者名/発表者名
      K. Takeyasu, K. Fukada, M. Mat sumo to and K. Fukutani
    • 雑誌名

      J. Phys.:Conoens. Mater (Fast track communication)

      巻: 25 号: 16 ページ: 162202-162202

    • DOI

      10.1088/0953-8984/25/16/162202

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Knudsen layer formation in laser induced thermal desorption2013

    • 著者名/発表者名
      A.Ikeda, M.Matsumoto, S.Ogura, T. Okano and K.Fukutani
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys.

      巻: 138 号: 12 ページ: 124705-124705

    • DOI

      10.1063/1.4795827

    • NAID

      120005608123

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Near-surface accumulation of hydrogen and CO blocking effects on a Pd-Au alloy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ogura, M. Okada, K. Fukutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 117 号: 18 ページ: 9366-9366

    • DOI

      10.1021/jp402317h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Redistribution and Performance Improvement of Silicon Avalanche Photodiode by Low-Temperature Annealing2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawauchi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters

      巻: 33 号: 8 ページ: 1162-1162

    • DOI

      10.1109/led.2012.2200451

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen physisorption and site blocking on single-walled carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      S.-K. Lee
    • 雑誌名

      Surf. Sci.

      巻: 606 号: 3-4 ページ: 293-293

    • DOI

      10.1016/j.susc.2011.10.009

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Pd(210)表面における水素吸着状態の解析2015

    • 著者名/発表者名
      小林啓紀, 大野哲, 小倉正平, ビルデ・マーカス, 福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アナターゼ型TiO_2_(101)表面における欠陥の電子状態と安定性2015

    • 著者名/発表者名
      長塚直樹,武安光太郎,浅川寛太,小倉正平,福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会2014年春季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Direction of magnetization of Fe3O4 (111) surface2015

    • 著者名/発表者名
      Kanta Asakawa, Taizo Kawauchi, Xiao Wei Zhang, Katsuyuki Fukutani
    • 学会等名
      31st European Conference on Surface Science
    • 発表場所
      Barcelona(スペイン)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-excitation of Fe on TiO2(100) by visible light irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kawauchi, N. Nagatsuka and K. Fukutani
    • 学会等名
      International Conference on the Application of the Moessbauer Efffect 2015
    • 発表場所
      Hamburg(ドイツ)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How does absorbed hydrogen drive olefin hydrogenation on Pd?2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ohno, M. Wilde, and K. Fukutani
    • 学会等名
      AVS 62nd International Symposium and Exhibition
    • 発表場所
      San Jose(米国)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of hydrogen in materials with the 15N nuclear reaction combined with thermal desorption spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      Symposium on Innovative Measurement and Analysis for Structural Materials
    • 発表場所
      筑波大(つくば)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Controlling the transport and reaction of hydrogen absorbed in Pd(110) and PdAu(110) surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      PacificChem
    • 発表場所
      Hawaii(米国)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水素の輸送と電子状態2015

    • 著者名/発表者名
      福谷克之
    • 学会等名
      東大物性研短期研究会
    • 発表場所
      東大物性研(柏)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属酸化物表面における水素の電子状態2015

    • 著者名/発表者名
      福谷克之
    • 学会等名
      物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction of molecular hydrogen with surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      第16回「イオンビームによる表面・界面解析」研究会
    • 発表場所
      奈良女子大(奈良県)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reactivity of Hydrogen-Absorbed Pd and PdAu Alloy Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ohno, S. Ogura, M. Wilde, K. Fukutani
    • 学会等名
      Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2014)
    • 発表場所
      Hawaii
    • 年月日
      2014-12-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Rotational distribution of molecular hydrogen scattered from oxygen-vacancy-controlled SrTiO 3 (001) surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takeyasu, S. Ogura and K. Fukutani
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Sciece
    • 発表場所
      Matsue
    • 年月日
      2014-11-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The role of absorbed hydrogen in catalytic butene hydrogenation on Pd(110)2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ohno, M. Wilde and K. Fukutani
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science (ISSS-7)
    • 発表場所
      Matsue
    • 年月日
      2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 金属表面における水素分子の回転異方性2014

    • 著者名/発表者名
      杉本敏樹,福谷克之
    • 学会等名
      第12水素量子アトミクス研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-10-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] AuPd合金表面での水素吸収と分子キャップ効果,同位体置換反応2014

    • 著者名/発表者名
      小倉正平
    • 学会等名
      第12回水素量子アトミクス研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Au(111)表面での水素分子のオルソ・パラ転換2014

    • 著者名/発表者名
      樫福亜矢,福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Interaction of hydrogen with oxide surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      Korean Vacuum Society meeting
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SrTiO3(001)表面での散乱における水素分子の回転・核スピン状態遷移2014

    • 著者名/発表者名
      武安光太郎,小倉正平,福谷克之
    • 学会等名
      第11回 水素量子アトミクス研究会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2014-04-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Hydrogen ortho-para conversion on solid surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      Novel designed surface and catalysis for greener future: C&FC symposium
    • 発表場所
      Himeji
    • 年月日
      2013-11-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SrTiO3(001)表面での散乱における水素分子核スピン転換2013

    • 著者名/発表者名
      武安光太郎,小倉正平,福谷克之
    • 学会等名
      2013年真空・表面科学合同講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2013-11-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 固体における水素の電子状態と運動状態2013

    • 著者名/発表者名
      福谷克之
    • 学会等名
      物性研究所短期研究会「エネルギーと新材料の物性・物質科学」
    • 発表場所
      柏
    • 年月日
      2013-11-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金表面での水素分子のオルソーパラ転換2013

    • 著者名/発表者名
      樫福亜矢,福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2013-09-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption-induced nuclear-spin conversion of hydrogen on surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      19th International conference on Surface Science
    • 発表場所
      Paris
    • 年月日
      2013-09-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Subsurface hydrogen: reactivity and molecular cap2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Science
    • 発表場所
      Zao
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel insight into the formation mechanism of subsurface hydrogen at Pd(110) surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ohno, M. Wilde,K. Fukutani
    • 学会等名
      American Vacuum Society 59th International Symposium
    • 発表場所
      Florida
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of hydrogen at solid surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      K. Fukutani
    • 学会等名
      Nano science joint laboratory forum
    • 発表場所
      Saitama
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PdAu合金表面におけるブテンのH-D交換メカニズム

    • 著者名/発表者名
      小倉正平,岡田美智雄,福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] REMPIとTDSを用いたパラジウム表面における水素の脱離の解析

    • 著者名/発表者名
      宮尾幸太郎, 大野哲,Markus Wilde,福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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