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2009 年度 実績報告書

電気二重層内の水の巨大な電気光学効果

研究課題

研究課題/領域番号 21540326
研究機関東京理科大学

研究代表者

徳永 英司  東京理科大学, 理学部, 准教授 (70242170)

キーワード水 / ポッケルス効果 / 電気光学効果 / 電気二重層 / ITO / GaN / TiO2 / DMSO
研究概要

電解質水溶液中の電極に電圧を印加すると、電極表面に高電場が集中した厚さ数nmの水の電気二重層、電極内部に空間電荷層が形成される。電極界面の水の電気二重層内のポッケルス効果が電極依存性を持つかどうかを調べるため、n型GaNとn型TiO2を使い、垂直入射でそれぞれの界面の水のポッケルス係数を導出した。結果は
GaN:r_<13>=0.63×100pm/V、TiO2: r_<13>=1.1×100[pm/V]
で、ITO界面の値r_<13>=(2.0±0.3)×100pm/Vと比べて小さく、水のポッケルス効果には電極依存性があることがわかり、電極界面と水との相互作用が重要であることを示唆している。GaNについては斜め入射でも実験を行い、r_<13>も導出した。
次に、この効果が水に特有のものであるかを調べるため、水以外の極性溶媒、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド(DMSO)についても塩化リチウムを電解質とした電場変調分光法を行った。結果、予想に反して水以外の溶媒も比較的大きなポッケルス効果を示し、ポッケルス係数の大きさの順序は水、メタノール、エタノール、DMSOの順となった。これは液体状態での水素結合の大きさの順と一致し、ポッケルス効果に水素結合が寄与している可能性を示唆している。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Electrooptic effect of water in electric double layer at interface of GaN electrode2010

    • 著者名/発表者名
      H.Kanemaru, Y.Nosaka, A.Hirako, K.Ohkawa, T.Kobayashi, E.Tokunaga
    • 雑誌名

      Optical Review Vol.17 No.3(in press)

    • 査読あり
  • [学会発表] 水とアルコール混合溶液の電場変調分光2010

    • 著者名/発表者名
      金丸博紀、野坂勇悟、小林孝嘉、徳永英司
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] 電気二重層内の水の巨大な電気光学効果:TiO_2電極2010

    • 著者名/発表者名
      並木一
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] 電気二重層内の水の巨大な電気光学効果:GaN電極2009

    • 著者名/発表者名
      金丸博紀
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-27

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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