固体/溶液界面における分子構造の動的追跡

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13304047
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 魚崎 浩平 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20133697)
• 研究分担者: 近藤 敏啓 お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (70240629) ; 八木 一三 北海道大学, 大学院・理学研究科, 講師 (40292776)
• キーワード: 固体 / 溶液界面 / SFG / 可視光ポンプ-SFGプローブ法 / 自己組織化単分子層 / 走査型プローブ顕微鏡 / 表面X線散乱法

研究概要

動的構造追跡用表面和周波発生(SFG)システムの構築
(a)現有の表面SFGシステムの動的構造追跡用システムへの改良を行った。具体的には355nm(YAGの三倍波)の光を励起光とするポンプラインを増設し、〜20psの時間分解能での動的分子構造追跡システムを構築し、GaAs試料を用いてその物性を確認した。
(b)ブロードバンドSFGシステムの構築
より高度なシステムとして100fs程度のパルス幅のレーザーをベースとする現有の可視光ポンプ-赤外吸収プローブシステムを改造し、ブロードバンドSFG測定システムを構築した。
SFG測定の電気化学システムへの適用
2種類の電気化学SFG分光測定セルを設計・製作し、その物性を確認した。
標記システムを用いて以下の測定を行った。
1.酸化チタン(TiO_2)表面の親水化およびアルコール吸着過程の追跡
TiO_2は光触媒試料として広く確定が行われており、また光照射に伴う親水化についても興味がもたれている。本研究では、ゾルーゲル法により作製したTiO_2薄膜が熱処理後の疎水性から光照射により親水性に変換される過程をSFGにより追跡し、分子論的性質を得た。また、吸着アルコールの構造についても検討した。
2.半導体ナノクラスターのキャリアダイナミクス
半導体ナノクラスターはその特異な電子構造光学特性から興味を集めている。本研究では、ガラスおよび逆ミセル中に存在するCdSSeナノクラスターの光励起に伴い生成した電子および正孔のダイナミクスを可視光励起赤外吸収プローブ法により直接追跡する事に成功した。
3.電極表面の水の構造の決定
金属電極表面の水の構造に関する性質は基礎、応用の両面から興味を持たれているが、手法の制限からほとんど検討されていなかった。本研究では、金薄膜電極を用いて表画の水の構造を電位の関数として測定する事に成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Kawamura: "Evidence for the Diffusion of Au Atoms into the Te UPD Layer Formed on a Au(111) Substrate"Journal of Electrochemical Society. 149. C83-C88 (2002)
• [文献書誌] M.E.Quayam: "Formation of Organic Monolayer on a Hydrogen Terminated Si(111)Surface via Silicon-Carbon Bond Monitored by ATR FT-IR and SFG Spectroscopy : Effect of Orientational Order on the Reaction Rate"Chemistry Letters. (2). 208-209 (2002)
• [文献書誌] J.Zhao: "Formation of Nanopatterns of a Self-Assembled Monolayer(SAM) within a SAM of Different Molecules Using a Current Sensing Atomic Force Microscope"Nano Letters. 2. 137-140 (2002)
• [文献書誌] T.Awatani: "Second Harmonic Generation Study on Electrochemical Deposition of Palladium on a Polycrystalline Gold Electrode"Journal of Electroanalytical Chemistry. 524. 184-193 (2002)
• [文献書誌] T.Kondo: "In situ Structural Study on Underpotential Deposition of Ag on Au(111)Electrode Using Surface X-ray Scattering Technique"Journal of Electroanalytical Chemistry. 532. 201-205 (2002)
• [文献書誌] T.Saito: "In situ Study of Ultra-thin Film Formation on Au(111)Surface in Propylene Carbonate by Scanning Tunneling Microscopy Under Potential Control"Journal of Electrochemical Society. 149. E286-E291 (2002)
• [文献書誌] T.Kondo: "A Novel Spectroelectrochemical Cell for in situ Surface X-ray Scattering Measurements of Single Crystal Disk Electrodes"Electrochimica Acta. 47. 3075-3080 (2002)
• [文献書誌] T.Kondo: "A Rotating Gold Ring-Gold Disk Electrode Study on Electrochemical Reductive Desorption and Oxidative Readsorption of a Self-Assembled Monolayer of Dodecanethiol"Journal of Electroanalytical Chemistry. 538. 59-63 (2002)
• [文献書誌] T.Saito: "In Situ Scanning Tunneling Microscopy Study on Surface Film Formation and Lithium Underpotential Deposition Process on Au(111)Surface in Propylene Carbonate"Journal of Electrochemical Society. (in press).
• [文献書誌] T.Sumi: "Electrochemical Oxidative Adsorption and Reductive Desorption of the Self-Assembled Monolayer of Decanethiol on Au(111)Surface in KOH Ethanol Solution"Journal of Electroanalytical Chemistry. (in press).