ナノ空間における水素のオルト-パラ転換と分子形成

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20246011
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 福谷 克之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10228900)
• 研究分担者: 笠井 秀明 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00177354)
• 連携研究者: WILDE Markus 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (10301136) ; 小倉 正平 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (10396905)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 表面 / 水素 / 核スピン / 宇宙反応

研究概要

本研究では,ナノ空間を有する試料を作製し,その空間への水素分子吸着を調べた.平坦面とは異なり,ナノ空間では大きな吸着エネルギーを持つことを明らかにした.アモルファス氷表面では,核スピン異性体であるオルト水素からパラ水素へのオルトーパラ転換が起こることを初めて見いだし,その転換時間を実験的に決定した.オルトーパラ転換の理論モデルとして,あらたに電場誘起モデルを提案した.

研究成果

• [雑誌論文] I Effects of Hindered Rotation on H2Nuclear Spin Conversion on Ag(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuji KUNISADA and Hideaki KASA
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 82 ページ: 023601
  • URL: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.82.023601
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles study of o-rpthaora H2 conversion on the O2(0.25ML)/Ag(111)System (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuji Kunisada, Hirhois Nakanishi, Wilson Agerico DinoH,ideaki Kasai
  • 雑誌名: Curr. Appl. Phys 巻: 12 ページ: 115
  • DOI: doi:10.1016/j.cap.2012.04.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric field-induced nuclear spin flips mediated by enhanced sp-oirnbit couplings (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto,K. Fukutani
  • 雑誌名: Nature Phys 巻: 7 ページ: 307-310
  • DOI: doi:10.1038/nphys1883
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser-induced fluorescence of hydrogen via the E,FΣ→ BΣtransition: otational-state-dependent collisional quenching (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Niki, M. Fujiwara, Y. Motoshima, T.Kawauchi, K. Fukutani
  • 雑誌名: Chem.Phys. Lett. 巻: 504 ページ: 136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a Hexapole Magnet for a Spin-Polarized Atomic Hydrogen Source (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ogura, K. Takeyasu. K. Fukutani
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn. 巻: 54 ページ: 192
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jvsj2/54/3/54_3_192/_article/-char/ja
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature surface phase and phase transition of physisorbed oxygen on the Ag(111) surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kazama, T. Sugimoto, M. Matsumoto,T. Okano, K. Fukutani
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 064128
  • DOI: DOI:0.1103/PhysRevB.84.064128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ortho-para conversion of hydrogen on Cr2O3 surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara, K. Niki, T. Okano, K.Fukutani
  • 雑誌名: J. Phys Conf. Ser. 巻: 200 ページ: 022038
  • URL: http://iopscience.iop.org/1742-6596/200/2/022038
  • 査読あり
• [雑誌論文] NitrogenProblem of Gas Dose withMicro-Capillary Array (2009)
  • 著者名/発表者名: S.-K. Lee, S. IwatSa., Ogura, Y. Sato, K. Tohji, K. Fukutani
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn. 巻: 52 ページ: 141
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2012.10.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of coadsorbed O2 on hydrogen ortho-para conversion on Ag surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Niki, S. Ogura, M. Matsumoto, T.Okano, K. Fukutani
  • 雑誌名: Phys. Rev.B 巻: 79 ページ: 085408
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.08540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Problem of Gas Dose with Micro-Capillary Array (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto, T. Okano, K. Fukutani
  • 雑誌名: J. Vac. Soc.Jpn. 巻: 52 ページ: 141
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jvsj2/52/3/52_3_141/_article/-char/ja/
  • 査読あり
• [雑誌論文] echanism of the ortho-para conversion of hydrogen on Ag surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Niki, T. Kawauchi, M. MatsumKo.to, Fukutani, T. OkanoM
  • 雑誌名: Phys. Rev.B 巻: 77 ページ: 201404
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.77.201404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Penetration mechanism of surface adsorbed hydrogen atoms into bulk metals: Experiment and model (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Wilde, K. Fukutani
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 78 ページ: 115411
  • DOI: DOI10.1103/PhysRevB.77.201404
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of molecular rotation on desorption kinetics of physisordbeortho-H2 and para-H2 on Ag11 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto, K. Fukutani
  • 学会等名: 1International Symposium on Surface Scienc6
  • 発表場所: Toewer Hall Funabori, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Spectroscopic and microscopic studies of hydrogen dynamics at surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fukutani
  • 学会等名: Japanese-Croatian workshop on materials Science
  • 発表場所: Institute of Physics, Zagreb, Croatia
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] A study on the ad/absorption of hydrogen on Pd(110) (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ohno, M. Wilde, K. Fukutani
  • 学会等名: European Conference on Surface Science 28
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Adsorption site and orientation of gas molecule on/in Single-Walled Carbon Nanotubes as studied by cryo-TDS and FT-IR (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Iwata, K. Fukutani, Y. Sato and K.Tohji
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scale Spectroscopy and Nanotechnology
  • 発表場所: Kobe,Japan
  • 年月日: 2010-10-26
• [学会発表] How can hydrogen ortho-para conversion occur on amorphous ice surfaces? (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto, K. Fukutani
  • 学会等名: Eouropian conference of surface science 27
  • 発表場所: Groningen, The Netherlands
  • 年月日: 2010-08-30
• [学会発表] 金属表面に吸着した水素分子の核スピン転換機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 國貞雄治, W.A. Dino, 中西寛, 笠井秀明
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Hydrogen molecules on solid surfaces: ortho-para conversion in static and dynamic schemes (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Fukutani
  • 学会等名: The 11th ISSP International Symposium (ISSP-11) on Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2009-10-16
• [学会発表] Ortho-Para conversion of H2 and Para-Ortho conversion of D2 on the Amorphous Solid Water Ice Surface (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto, K. Fukutani
  • 学会等名: Horiba-ISSP International Symposium (ISSP-11)Hydrogen and water in condensed matter physics
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] Molecular physisorption at the groove and interior of single-walled carbon nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Iwata, S. Ogura, S. Lee, K. Fukutani,Y. Sato2 and K. Tohji
  • 学会等名: 3rd Workshop on Nanotube Optics and Nanospectroscopy
  • 発表場所: Miyagi, Japan
  • 年月日: 2009-06-07
• [備考]
  • URL: http://oflab.iis.u-tokyo.ac.jp/Main/home/home_j.html