酸素分子スピン・立体制御による表面酸化反応制御

• 研究課題/領域番号: 25286060
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 倉橋 光紀 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主席研究員 (10354359)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 表面 / 酸素分子 / 立体効果 / スピン / 表面・界面物性 / 磁性 / 触媒 / 化学物理 / 原子・分子物理 / 触媒・プロセス

研究成果の概要

単一スピン・回転状態選別酸素分子ビームは、スピン配向と分子軸方位を良く定義した表面酸化反応を可能にする。本ビームを用いた反応計測装置を前プロジェクトで開発したが、本計画では、吸着スピン効果、散乱および触媒酸化反応における分子配向効果を観測するための計測系を開発した。(1)吸着確率がNiの磁化に対するO2分子スピン配向に依存する点、(2)HOPG, LiF表面でのO2散乱角度分布がO2分子配向に依存し、配向により表面凹凸の感じやすさが異なる点を基に理解できる点、(3)Pt(111)表面上でのCO酸化反応は、0.2eV以下の低エネルギー条件では表面平行分子によってのみ引き起こされる点を見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of O2 Chemisorption on a Flat Platinum Surface Probed by an Alignment Controlled O2 beam (selected as a Very Important Paper) (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Ueta and Mitsunori Kurahashi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 号: 15 ページ: 4174-4177
  • DOI: 10.1002/anie.201612281
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 酸素分子のスピン・回転状態制御と表面反応計測への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 52 ページ: 57-66
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oxygen adsorption on surfaces studied by a spin- and alignment-controlled O2 beam (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Kurahashi
  • 雑誌名: Prog. Surf. Sci. 巻: 91 号: 1 ページ: 29-55
  • DOI: 10.1016/j.progsurf.2016.03.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ni(111)表面へのO2吸着スピン・立体効果： 量子状態選別酸素分子ビームによる解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE SURFACE SCIENCE SOCIETY OF JAPAN 巻: 36 号: 12 ページ: 608-613
  • DOI: 10.1380/jsssj.36.608
  • NAID: 130005115367
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin Correlation in O2 Chemisorption on Ni(111) (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Kurahashi, Yasushi Yamauchi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.016101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Si(100)表面への O₂ 吸着における立体効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ 巻: 58 号: 1 ページ: 13-19
  • DOI: 10.3131/jvsj2.58.13
  • NAID: 130004952532
  • ISSN: 1882-2398, 1882-4749
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 酸素分子の立体制御とアルミニウム酸化動的過程の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 69 ページ: 547-552
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fully Alignment-Specified O2 Chemisorption on Vicinal Si(100) (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 140 号: 3 ページ: 31102-1
  • DOI: 10.1063/1.4862055
  • 査読あり
• [雑誌論文] teric effect in O2 sticking on Al(111): preference for parallel geometry (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 号: 24 ページ: 246102-14
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.246102
  • 査読あり
• [学会発表] Pt(111)表面へのO2 吸着： 状態選別O2 ビームによる解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 植田寛和, 倉橋光紀
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市西区)
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 高エネルギー状態選別O2 分子線による白金表面上での 酸素分子吸着反応過程の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田寛和, 倉橋光紀
  • 学会等名: 第36回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋市熱田区)
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Alignment resolved O2 chemisorption and CO oxidation on Pt(111) (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, H. Ueta
  • 学会等名: Stereodynamics2016
  • 発表場所: National Taiwan University(Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2016-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] 量子状態選別O2ビームによる酸素吸着 スピン・立体効果の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: マイクロビームアナリシス第141委員会第165回研究会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市千種区)
  • 年月日: 2016-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] 白金表面上におけるCO酸化反応の立体効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田寛和, 倉橋光紀
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] LiF表面におけるO2レインボー散乱の分子配列依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 近藤剛弘
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Steric effect in O2 adsorption on Pt(111) (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ueta, M. Kurahashi
  • 学会等名: MANA symposium 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-03-09
• [学会発表] 白金表面における立体制御した酸素分子の吸着反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植田寛和, 倉橋光紀
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] スピンと配列を制御した酸素分子ビーム生成と表面反応解析への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Pt(111)表面上での酸素吸着における立体効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植田寛和, 倉橋光紀
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] スピン・回転状態選別O2分子ビームによる 酸素吸着・散乱過程の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Oxygen chemisorption and scattering studied with a single spin-rotational state-selected O2 beam (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Kurahashi
  • 学会等名: Gordon research conference: dynamics at surfaces
  • 発表場所: Salve Regina University
  • 年月日: 2015-08-09
• [学会発表] 量子状態選別酸素分子ビームによる表面反応スピン・立体効果の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: 2015年度前期 物性研究所 短期研究会
  • 発表場所: 東大物性研
  • 年月日: 2015-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Steric Effect in O2 Chemisorption on Al(111) (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi, Y. Yamauchi
  • 学会等名: the AVS 61st International Symposium
  • 発表場所: Baltimore convention center
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-14
• [学会発表] Application of a state-selected O2 beam to the analysis of surface reaction dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Kurahashi
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science(ISSS7)
  • 発表場所: 松江、くにびきメッセ
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] 量子状態選別酸素分子ビームによる表面反応スピン・立体効果の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: 2014年 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Ni/W(110)表面へのO2吸着：スピン効果の観測 (2014)
  • 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69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 吸着によるプリカーサー経由反応の促進：O2/Si(100) (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 矢田雅規, 山内泰
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Ni/W(110)表面酸化におけるO2スピン依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀, 山内泰
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] 立体制御酸素分子ビームによる表面反応解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: 日本表面学会, ワークショップ「表面化学の新展開 」
  • 発表場所: 北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] Production of an Aligned O2 beam and its Application to Surface Reaction Analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi
  • 学会等名: Ｔhe 23rd Annual Meeting of MRS-J
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
  • 招待講演
• [学会発表] 酸素分子の立体配向制御と表面反応計測への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉橋光紀
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 招待講演
• [学会発表] Stereodynamical approach for developing graphite-based catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kurahashi
  • 学会等名: 2013 Tsukuba Nanotechnology Symposium (TNS’13)
  • 発表場所: 産総研
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/KURAHASHI_Mitsunori-j.html
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/KURAHASHI_Mitsunori-publication-j.html
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/KURAHASHI_Mitsunori-j.html