2023 年度研究成果報告書

界面選択的時間分解非線形分光法による電極界面の分子ダイナミクス

研究課題

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研究課題/領域番号	21H01896
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	二本柳聡史国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30443972)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	界面水 / 超高速時間分解測定 / 電気化学
研究成果の概要	電極溶液界面の定常スペクトル測定として、白金電極／電解質水溶液界面における電位に依存した水のヘテロダイン検出振動和周波発生（HD－VSFG）分光測定に成功した。また、可視光として基本波の倍波である４００nmを使用することで金薄膜／水界面のＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定が可能であることを見出した。時間分解測定としては、まずシリカ／水界面において時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ測定を行いシリカ界面に特異的な水のＯＨ伸縮バンドの振動緩和速度を決定した。さらに５ＫＨｚ、０．４ｍＪで運用可能な光パラメトリック増幅器を構築し、これを励起光源として電極／溶液界面に適用可能な時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光装置を構築した。
自由記述の分野	界面分子科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	電気化学の根幹である電極溶液界面において界面水のＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定に成功したことはそれだけでも界面分子科学の進展において極めて重要な一歩である。これをきっかけにして電極触媒能と界面水の配向の関係について今後さらに明確なデータに基づいて明らかとなることが期待できる。さらに、本研究で達成されたシリカ／水界面の時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光測定および電極界面に適用可能な時間分解ＨＤ－ＶＳＦＧ分光装置の構築は電極をはじめとする固液界面の動力学研究におけるブレークスルーと呼べるもので極めて重要な成果である。これらの知見や方法論を活用して今後界面の動力学研究が飛躍的に進展することが期待できる。