| 研究課題/領域番号 |
17064011
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
笠井 秀明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)
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| 研究分担者 |
中西 寛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40237326)
DINO Wilson Agerico Tan 大阪大学, ナノサイエンス・ナノテクノロジー研究推進機構, 特任助教授 (60379146)
渡辺 晋 大阪大学, 大学院・工学研究科, 博士研究員 (80397786)
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| キーワード | 反応デザイン / 磁性 / 量子ダイナミクス / 第一原理計算 / 量子シミュレータ |
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| 研究概要 |
ある種の触媒反応において、反応活性の磁性状態依存性が著しいことを見出してきた。たとえば、シクロヘキサンは、水素貯蔵物質として有望視される候補の一つであるが、水素脱離が容易ではなく、実用化にいたっていない。現在、高温下で白金触媒を用いて脱水素反応をおこなう研究がなされている。この脱水素反応において、白金より非磁性のニッケルは劣っているが、ニッケルを磁化することにより白金並みの触媒作用を示すこと、また白金を磁化すれば、さらに触媒活性が上がることを見出してきた。
この磁性白金触媒効果を実際に応用するためには、白金を人工的に磁化させる手法を見出さなければならない。本研究では、表面ナノ構造をデザインすることでこれを達成することをめざした。これまで調べてきた表面ナノ構造に関する知見を応用したデザインの結果、鉄(001)面に白金原子薄膜を貼ることにより、白金を磁化出来る可能性があることを、密度汎関数理論を基にした第一原理計算にて示した。特に、薄膜内の白金原子における局所状態密度を軌道分解して調べたところ、フェルミ面近傍で、表面垂直方向に突き出た空間分布をもつd軌道状態が、少数スピン側にスピン偏極して存在することが明らかとなった。これは、真空側より接近する反応分子に対して先に述べた触媒反応を活性化するのに有望であることを示唆しているものと考えられる。次年度においてこの表面ナノ構造で白金に誘起されたスピン偏極状態による反応活性を調査するための計算モデルを構築した。
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