アモルファス氷の表面構造解析:低温表面原子反応における触媒的効果の実体解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22340157
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 香内 晃 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60161866)
• 研究分担者: 渡部 直樹 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50271531) ; 日高 宏 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00400010)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: アモルファス氷 / 原子間力顕微鏡 / 表面構造 / 低温 / 表面原子反応 / 水分子

研究概要

超高真空原子間力顕微鏡の試料冷却装置ならびに水蒸気を導入するためのガス導入系を作製した.これにより,低温の金属基板上にアモルファス氷を蒸着法で作製し,表面構造を原子分解能で観察できるシステムが完成した.蒸着法で作製したアモルファス氷の表面構造の直接観察に初めて成功し,アモルファス氷が非常にポーラスであることが分かり,触媒的効果を与える一因になっていることが明らかになった.

研究成果

• [雑誌論文] Water formation through a quantum tunneling surface reaction, OH + H_2, at 10 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe T. Hama, K.Kuwahata, H. Hidaka, A. Kouchi
  • 雑誌名: K, Astrophys. J 巻: 749(1) ページ: 67(12)
  • DOI: DOI:10.1088/0004-637 X/749/1/67
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mechanism of surface diffusion of H and D atoms on amorphous solid water: Existence of various potential sites (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, K. Kuwahata, N. Watanabe, A.Kouchi, Y. Kimura. T. Chigai, V. Pirronello
  • 雑誌名: Astrophys. J 巻: 757(2) ページ: 185(12)
  • DOI: DOI:10.1088/0004-63 X/757/2/185
  • 査読あり
• [雑誌論文] 星間分子雲での微粒子表面における水素の化学物理過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡部直樹,香内晃,羽馬哲也,日高宏,大場康弘, 千貝健
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 33(12) ページ: 662-668
  • DOI: DOI:10.1380/jsssj.33.662
  • 査読あり
• [雑誌論文] FTIR study of ammonia formation via the successive hydrogenation of N atoms trapped in a solid N2 matrix at low temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hidaka, M. Watanabe, A. Kouchi, N.Watanabe
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13, 35 ページ: 15798-15802
  • DOI: DOI:10.1039/c1cp20645a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental studies of surface reactions among OH radicals that yield H_2O and CO_2 at 40-60 K (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi, T. Hama, V. Pirronello
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13, 35 ページ: 15792-15797
  • DOI: DOI:10.1039/c1cp20596j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin temperature of water molecules desorbed from the surfaces of amorphous solid water, vapor-deposited and produced from photolysis of a CH_4/O_2 solid mixture (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hama, N. Watanabe, A. Kouchi, M.Yokoyama
  • 雑誌名: Astrophys. J. Lett 巻: 738 ページ: 1, L15(5)
  • DOI: DOI:10.1088/2041-8205/738/1/L15
  • 査読あり
• [雑誌論文] 星間分子雲における二酸化炭素生成に関する実験的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大場康弘, 渡部直樹, 香内晃, 羽馬哲也, ピロネロ バレリオ
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 45 ページ: 213-226
  • URL: URL:http://ci.nii.ac.jp/vol_issue/nels/AN00141280/ISS0000477010_ja.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of carbonic acid (H_2CO_3) by surface reactions of non-energetic OH radicals with CO molecules at low temperatures (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Oba, N.Watanabe, A.Kouchi, T.Hama, V.Pirronello
  • 雑誌名: Astrophys. J 巻: 722 ページ: 1598-1606
  • DOI: DOI:10.1088/0004-637X/722/2/1598
  • 査読あり
• [学会発表] Formation of H2O Ice on Cold Interstellar Grains: Reaction Kinetics and the Structure of Ice (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba4
  • 学会等名: Workshop on Ice and Water Films
  • 発表場所: Seoul National University, (South Korea), Invited
  • 年月日: 2013-05-07
• [学会発表] Physics and chemistry of hydrogen on cosmic dust: diffusion, spin temperatures, and water formation (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Hawaii(USA), Invited
  • 年月日: 2013-02-27
• [学会発表] Development of an ultrahigh vacuum low temperature transmission electron microscope for in situ observation of ice (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kouchi
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Hawaii(USA)
  • 年月日: 2013-02-26
• [学会発表] Experimental measurements of nuclear-spin temperature of thermally desorbed water molecules from ice (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hama
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Hawaii(USA)
  • 年月日: 2013-02-26
• [学会発表] Hydrogen isotopic fractionation of solid methylamine through atomic-surface reactions at 10K (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba
  • 学会等名: First Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Sheraton Kauai, Hawaii(USA)
  • 年月日: 2013-02-26
• [学会発表] 氷の構造・電子状態解析のための極低温超高真空透過型電子顕微鏡の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 香内晃
  • 学会等名: 低温科学研究所萌芽研究「氷の物理と化学研究の新展開」共同研究集会「H_2Oを科学する・2012」
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2012-12-07
• [備考]
  • URL: http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/index.html