原子・分子レベルで制御された表面・界面の構築

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305055
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 板谷 謹悟 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40125498)
• 研究分担者: 吉本 惣一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30323067) ; 犬飼 潤治 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (70245611)
• キーワード: 金属単結晶 / 走査型トンネル顕微鏡(STM) / 電気化学 / 超高真空(UHV) / 芳香族炭化水素 / アンダーポテンシャル析出

研究概要

金属表面における金属の電析や分子の吸着を理解することはめっきや分子デバイスの構築に直結しており、工業的にも重要である。本年度は、1)Pd(111)上への銅の電析過程、2)銀単結晶表面上のアントラセンの吸着構造、3)Ir(111)上に形成したシアンの吸着構造、4)Au(111)上へのコロネン単分子膜の作製、5)銀単結晶上に吸着したBrの吸着構造およびAgBrの生成過程、6)Rh(111)上でのp-キシレンの形成過程をin situ STM、あるいはex situ LEEDを用いて、構造解析をおこなった。その結果、1)Pd(111)上への銅のデポジションは一段階で生じ、その上に硫酸イオンが吸着して、モアレパターンを示した。2)銀単結晶上のアントラセンはAg(111)、Ag(100)、Ag(110)面上でそれぞれ、(2【square root】3×2【square root】3)R30°、c(4×6)、c(4×4)構造を形成した。3)Ir(111)上に吸着したシアンの場合はPt(111)と同様に、(2【square root】3×2【square root】3)R30°吸着構造を形成し、K^+イオンを選択的に取り込むことが確認された。4)水に不溶なコロネンをベンゼンに溶解し、Au(111)上へ単分子膜を作製し、(4×4)構造を形成することが見出された。5)Ag(100)上に吸着したBrはc(2×2)構造を示し、AgBrの生成とともにAgBr(100)が形成された。6)超高真空中においてRh(111)上ではドメインが成長しながら表面全体がp-キシレン分子で覆われ、溶液中で形成されたc(4×2【square root】3)rect構造と同じ吸着構造を形成することが明らかとなった。
このように種々の金属表面において、電極電位あるいは蒸気圧を制御することにより規則構造が形成されることが見出され、規定された界面構築法の詳細が明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] J.Okada, J.Inukai, K.Itaya: "Underpotential and bulk deposition of copper on Pd(111) in sulfuric acid solution studied by in situ scanning tunneling microscopy"Physical Chemistry Chemical Physics. 3・16. 3297-3302 (2001)
• [文献書誌] K.Itaya: "In Situ Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy : Adlayers of Organic Molecules"Electrochemistry. 69・5. 304-311 (2001)
• [文献書誌] T.Shimooka, S.Yoshimoto, M.Wakisaka, J.Inukai, K.Itaya: "Highly Ordered Anthracene Adlayers on Ag Single-Crystal Surfaces in Perchrolic Acid Solution : In Situ STM Study"Langmuir. 17・20. 6380-6385 (2001)
• [文献書誌] M.Hara, S.Yoshimoto, J.Inukai, K.Itaya: "In Situ STM Study of Cyanide Adlayer on Ir(111) in Alkaline Solution"Electrochemistry. 69・12. 934-936 (2001)
• [文献書誌] T.Shimooka, J.Inukai, K.Itaya: "Adlayer Structures of Cl and Br and Growth of Bulk AgBr Layers on Ag(100) Electrodes"Journal of The Electrochemical Society. 149・2. E19-E25 (2002)
• [文献書誌] M.Wakisaka, K.Suto, J.Inukai, K.Itaya: "Structure of p-Xylene Adlayer Formed on Rh(111) Surface in Vacuum Studied by STM and LEED"Langmuir. 18・3. 729-733 (2002)
• [文献書誌] S.Yoshimoto, R.Narita, K.Itaya: "Highly Ordered Coronene Adlayer on Au(111) Surface Formed in Benzene Solution : In situ Scanning Tunneling Microscopy Study"Chemistry Letters. (in press). (2002)
• [文献書誌] S.Yoshimoto, R.Narita, M.Wakisaka, K.Itaya: "The structure of a coronene adlayer formed in Benzene Solution : studies by in situ STM and ex situ LEED"Journal of Electroanalytical Chemistry. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Itaya: "Encyclopedia of Surface and Colloid Science"Marcel Dekker, Inc.. in press (2002)