双安定系での顕微分光による非線形協同化学反応の機構解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17034035
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中西 周次 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助手 (40333447)
• 研究分担者: 小川 知之 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教授 (80211811)
• キーワード: 双安定系 / 電気化学 / 顕微分光 / 非線形 / 自己組織化 / 数値解析

研究概要

本研究では、電気化学系において双安定状態を誘起し、その環境下での顕微分光により、この協同化学反応の分子レベルでの機構解明を試みてきた。平成18年度においては、前年度の成果を元に、実際に顕微分光法を用いて研究を進め、以下に示す成果を挙げた。
1.電気化学反応波のチューニング
電気化学系で現れる化学反応波の発現機構を解明し、そのチューニング法を数理モデルに基づく数値計算・非線形分岐解析により確立した。この成果に基づき、界面活性剤の電極表面上での周期的吸着・脱離を伴う反応波の制御が可能であることを実験的に示した。
2.電気化学波の伝播を伴うAu薄膜成長過程の顕微分光による追跡
電気化学波の振動伝播を伴う気液界面上でのAu薄膜成長過程を顕微可視光吸収および顕微ラマン散乱(SERS)によりその場追跡した。その結果、自発的な電位振動に同期したSERS強度の増減が観測された。SEMによる構造解析などから、これはナノ微結晶の集合体からなる薄膜が、化学波の伝播に同期して連続膜へとその形を変えることに起因することが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Particular Atomic Arrangements of Adsorbed water Molecules at Electrode Surfaces Determine the Macroscopic Contact Angles (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Nagai, S.Nakanishi, Y.Nakato.
  • 雑誌名: ChemPhysChem (In press)
• [雑誌論文] Ordered nano-groove arrays on n-TiO_2 with a variation of the groove depth, formed by self-organized photoetching (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Nakanishi, T.Tanaka, Y.Saji, E.Tsuji, S.Fukushima, K.Fukami, T.Nagai, R.Nakamura, A.Imanishi, Y.Nakato
  • 雑誌名: Journal of physical chemistry C (In press)
• [雑誌論文] In-situ probing of dynamic nano-structural change of electrodeposits in the course of oscillatory growth using SERS (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Fukami, S.Nakanishi, Y.Sawai, K.Sonoda, K.Murakoshi, Y.Nakato
  • 雑誌名: Journal of physical chemistry C 111 ページ: 3216-3219
• [雑誌論文] A general mechanism for the synchronization of electrmochemical oscillations and self-organized dendrite electrodeposition of metals with ordered 2D and 3D microstructures (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Fukami, S.Nakanishi, H.Yamasaki, T.Tada, K.Sonoda, N.Kamikawa, N.Tsuji, H.Sakaguchi, Y.Nakato
  • 雑誌名: Journal of physical chemistry C 111 ページ: 1150-1160
• [雑誌論文] An efficient estimate based on FFT in topological verification method (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Hiraoka, T.Ogawa
  • 雑誌名: Journal of computational and applied mathematics 199 ページ: 238-244
• [雑誌論文] A coupled map lattice model for oscillatory growth in electrodeposition (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Sakaguchi, T.Yoshida, S.Nakanishi, K.Fukami, Y.Nakato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 114002
• [雑誌論文] Periodic and chaotic oscillations of the electrochemical potential of p-Si in contact with an aqueous (CuSO_4+HF) solution, caused by electreless Cu deposition (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nagai, S.Nakanishi, Y.Mukouyama, Y.H.Ogata, Y.Nakato
  • 雑誌名: Chaos 16 ページ: 037106
• [雑誌論文] Mechanisms of oscillations and formation of nano-scale layered structures in induced codeposition of some iron-group alloys (Ni-P, Ni-W, and Co-W), studied by an in-situ EQCM technique (2006)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sakai, S.Nakanishi, Y.Nakato
  • 雑誌名: Journal of physical chemistry B 110 ページ: 11944-11949