2018 年度研究成果報告書

高エネルギー状態選別酸素分子ビームの開発と高感度表面反応立体効果計測

研究課題

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研究課題/領域番号	16H03874
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
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)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	酸素分子 / 配向効果 / 白金 / 分子線
研究成果の概要	報告者が開発した単一スピン・回転状態選別酸素分子ビームは、表面へのO2吸着スピン・配向効果観測を初めて可能にした新技術であるが、並進エネルギー範囲が0.3eV以下と低く、10-2以下の吸着確率測定は困難という問題があった。本計画において、ビーム偏極に用いる多段六極磁子の段数を増加させることにより、並進エネルギー範囲を0.1-0.9eVまで拡張し、(1)白金(111)平坦表面へのO2吸着異常挙動の起源解明、(2)白金ステップでのO2吸着立体効果の初めての観測、等の成果を得た。実験室XPS/配向O2ビーム複合装置を開発し、長時間のビーム照射による化学状態変化を基に吸着確率を評価する方法を示した。
自由記述の分野	薄膜表面・界面物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	貴金属表面へのO2吸着は燃料電池や排ガス処理等において応用上重要な過程であり、原子レベルでの反応機構理解に向けた研究が長年行われてきたが、表面に飛来するO2分子の配向の影響は不明であった。本計画で開発した高エネルギー状態選別O2ビームによって初めて示された白金平坦表面、ステップ表面でのO2配向効果観測はこれを示す最初の観測であり、反応機構の理解に大きく貢献するものである。