ルチル型二酸化チタン表面の超親水化反応に伴う表面構造変化の研究

• 研究課題/領域番号: 24760542
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 白澤 徹郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (80451889)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 光誘起構造変化 / 表面Ｘ線回折 / 表面濡れ性

研究概要

ルチル型TiO2(110)表面における紫外線誘起超親水化反応中に表面構造がどのように変化するか調べた。新しく開発した表面Ｘ線回折迅速測定法を用いることで、反応中にTiO2表面自身の構造が変化するという直接的な証拠を初めて示すことができた。また、構造解析によって、疎水性表面では水分子が表面上に周期配列しているが、超親水性表面では表面に酸素欠陥ができて表面粗さが増大し、水分子の周期配列構造も解消されることが分かった。このことから、紫外線を照射した乱れのある表面では、表面格子からの束縛に強くとらわれずに水素結合ネットワークを作ることができ、親水性が達成されるというモデルを提案することができた。

研究成果

• [雑誌論文] A method for measuring the specular X-ray reflectivity with millisecond time resolution (2013)
  • 著者名/発表者名: W.Voegeli1, T.Matsushita, E.Arakawa, T.Shirasawa, T.Takahashi and Y. F.Yano
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 425 号: 9 ページ: 092003-092003
  • DOI: 10.1088/1742-6596/425/9/092003
  • 査読あり
• [学会発表] X線CTR散乱法によるTiO2(110)表面超親水化反応における表面構造変化の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白澤徹郎,Voegeli Wolfgang,荒川悦雄,高橋敏男,松下正
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年次会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島県)
• [学会発表] X線CTR散乱法によるTiO2(110)表面超親水化反応 における表面構造変化の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白澤徹郎，Voegeli Wolfgang，荒川悦雄，高橋敏男，松下正
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島県)
• [学会発表] High-speed surface x-ray diffraction measurement in a multi-wavelength dispersive mode (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shirasawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, T. Matsushita
  • 学会等名: 12^<th> international conference on atomically controlled surfaces, interfaces and nanostructures
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル(茨城県)
• [学会発表] Structural change of TiO2(110) surface during the hydrophilic reaction studied with time-resolved x-ray CTR scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shirasawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, T. Matsushita
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Material Science 2013
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル(茨城県)
• [学会発表] 波長分散型X線CTR散乱法を用いたルチル型TiO2(110)表面超親水化反応のその場観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白澤徹郎,Voegeli Wolfgang,荒川悦雄,高橋敏男,松下正
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル(茨城県)
• [学会発表] Structural change of the TiO2(110) surface during the hydrophilic reaction studied with time-resolved x-ray CTR scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shirasawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, and T. Matsushita
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
• [学会発表] High-speed Surface X-ray Diffraction Measurement in a Multi-wavelength Dispersive Mode (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuroh Shirasawa, Etsuo Arakawa, Wolfgang Voegeli, Toshio Takahashi, Tadashi Matsushita
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
• [学会発表] 多波長同時分散型X線CTR散乱法を用いた ルチルTiO2(110)表面超親水化反応のその場観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白澤徹郎，Voegeli Wolfgang，荒川悦雄，高橋敏男，松下正
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
• [学会発表] 波長分散型X線CTR散乱法を用いたルチル型TiO2(110)表面超親水化反応の時分割測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 白澤徹郎,Voegeli Wolfgang,荒川悦雄,高橋敏男,松下正
  • 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(神奈川県)
• [学会発表] 波長分散型Ｘ線CTR散乱法を用いた ルチルTiO2(110)表面超親水化反応の時分割測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 白澤徹郎，Voegeli Wolfgang，荒川悦雄，高橋敏男，松下正
  • 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