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金属や酸化物と氷との界面や氷の表面おける化学現象を研究することは電気化学や触媒化学を理解する上で重要なだけではなく、近年では高層大気中や宇宙空間中の氷表面での化学反応を理解するためにも重要な課題となっている。本研究では和周波発生法をプローブとして用いて、超高真空中の金属単結晶表面に製膜した氷薄膜の最外表面もしくは氷/金属界面の超高速ダイナミクスを、ピコ秒ポンプパルス照射による時間分解測定から明らかにすることを目的とした。
本年度においては前年度に購入したクライオスタット冷凍機を超高真空装置に組み込み、試料を極低温に冷却し和周波発生分光測定が可能となる装置の組み立て、調整を行ない、十分な性能が得られることを確認した。さらに、氷/金属界面のみならず水/金属界面、すなわち電気化学的な界面においても和周波発生分光測定が可能なように、固液界面用の分光セルの開発、改良を行ない、極低温の氷/金属界面から分子の回転緩和が可能な液体との界面まで広い領域で分光測定が可能なシステムの構築を行なった。特に電気化学界面での分光測定ではRh金属をナノスケールで異種金属で修飾した表面に基本的な小分子である水素を解離吸着させ、その振動スペクトル測定に成功した。これは時間分解和周波発生分光の際に表面の状態を検知するプローブ分子として用いることのできることが確認された。数ナノメートルの膜厚で異種金属を修飾によって表面の水素吸着特性と酸素吸着特性を選択的に変化させられることがわかり、表面修飾の超高速ダイナミクスに対する効果など、氷(水)/金属界面のダイナミクスにおいて解明すべき視点を得ることができた。
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