波長分散型深さ分解軟X線吸収分光法の開発と膜垂直方向への反応のリアルタイム観察

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22091
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分27:化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 雨宮 健太 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (80313196)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: 軟X線吸収分光 / 深さ分解 / 波長分散型 / リアルタイム観察 / 化学反応

研究成果の概要

軟X線領域におけるX線吸収分光法(XAFS)を用いて，化学反応が時間とともに深さ方向に進行していく様子を，非破壊かつリアルタイムで観察する新たな測定手法を開発した。波長分散した(位置によって波長の異なる)軟X線を試料表面に照射し，それぞれの位置における軟X線の吸収量に比例して放出される蛍光X線を，二枚の球面鏡で結像するとともに，蛍光X線の出射角を弁別して検出することによって，秒オーダーの時間分解能とnmを切る深さ分解能を同時に実現した。

自由記述の分野

表面科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は軟X線吸収分光を用いた化学反応の観察において，秒レベルの時間分解とnmを切る深さ分解を同時に実現したものである。触媒表面で起こる反応，薄膜型二次電池の充放電過程，電極表面における電気化学反応など，深さ方向に進行する反応は数多くあるが，そういった反応を実際の反応に近い条件で，実際に反応が起こっている時間スケールと深さスケールで観察することは，反応の仕組みを理解するのに大きく役立ち，反応の効率や速度を向上させることにつながる。