表面上にデザインした金属一次元反応場による新規反応経路の開拓

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10740335
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 福井 賢一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60262143)
• キーワード: 金属一次元反応場 / 新規反応 / 酸素修飾表面 / 炭素修飾表面 / 高感度反射吸収赤外分光法 / 走査プローブ顕微鏡

研究概要

本研究の目的は、表面上で高活性・高選択的に反応を進行させるために表面の構造・電子状態を積極的にデザインし、必ずしも従来の触媒上に存在しない新たな反応場を創ること、そしてそこで新規反応を実現することである。この目的を達成するため、昨年度までに酸素修飾Mo(112)表面の一次元Mo鎖上に生じる活性酸素種の特異な反応性を明らかにした。さらに今年度行った研究のうち主な物を以下に示す。
1.走査トンネル顕微鏡によるMo_2C(0001)表面上の一次元Mo鎖の観察
Ptに匹敵する優れた触媒反応特性を示すMo炭化物(Mo_2C)の単結晶(0001)表面の構造について走査トンネル顕微鏡(STM)を主に用いて検討した。精密に処理条件を制御することにより表面上にジグザグな一次元Mo鎖を創り出せることを見い出し、その高分解能STM観察に成功した。
2.Mo_2C(0001)表面上の一次元Mo鎖により起こる選択的エッチング反応の発見
Mo_2C(0001)表面上には表面炭素量に応じていくつかの構造が生じることを明らかにしたが、表面を室温で酸素に露出すると一次元Mo鎖に沿って表面炭素原子が選択的にエッチングされることを見いだした。安定な吸着酸素原子ではこのような反応が生じないことから、一次元Mo鎖による特殊な反応場で生じる非常に活性な酸素種がエッチング反応に寄与しているものと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Shushi Suzuki: "The condensation reaction of pyridine on TiO_2(110):STM observation in the presence of the reactant atmosphere"Chemical Physics Letters. 30. 225-230 (1999)
• [文献書誌] Rong-Li Lo: "C-Terminated Reconstruction and C-Chain Structure on Mo_2C(0001) Surface Studied by Low Energy Electron Diffraction and Scanning Tunneling Microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 3813-3815 (1999)
• [文献書誌] Rong-Li Lo: "High resolution images of Mo_2C(0001)-(√<3>x√<3>)R30°structure by scanning tunneling microscopy"Surface Science Letters. 440. L857-L86* (1999)
• [文献書誌] Yasuhiro Iwasawa: "The selective adsorption and kinetics behavior of molecules on TiO_2(110) observed by STM and NC-AFM"Faraday Discussussion. 114. 259-266 (1999)
• [文献書誌] Ken-ichi Fukui: "Observation of a New Ridge-Structure Along Steps on MgO(100) Surface by Noncontact Atomic Force Microscopy"Surface Science. 441. 529-541 (1999)
• [文献書誌] Shushi Suzuki: "Hydrogen Adatoms on TiO_2(110)-(1x1) Characterized by Scanning Tunneling Microscopy and Electron Stimulated Desorption"Physical Review Letters. (印刷中). (2000)