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2013 年度 実績報告書

軟X線分光による液体・溶液の局所電子構造解析法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 23245007
研究機関分子科学研究所

研究代表者

小杉 信博  分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (20153546)

研究分担者 繁政 英治  分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 准教授 (90226118)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード内殻励起 / 溶液 / 電気化学反応 / 触媒化学反応 / 分子間相互作用 / オペランド分光
研究概要

3年目(最終年度)は以下の成果を挙げた。
(1)軟X線吸収オペランド分光の開発と不均一触媒反応、電極反応への応用
液体セルの窓に銅などの金属触媒の薄膜を蒸着することで触媒反応を起こして、中間体などを観測する試みを行った。また、酸化チタンを触媒としてシアノ基の加水分解によりアミド基ができる反応の時間変化及び温度変化の観測に成功した。さらに、液体セルに電極を組み込むことで遷移金属イオンなどの価数変化の実体を観測することに成功し、論文を出版した。透過軟X線吸収顕微鏡の立ち上げも行い、電極セルを導入することで面内方向での30nmオーダーでの顕微観測をin situで実現した。
(2)液体・溶液の軟X線共鳴光電子分光
これまで蓄積した液体・溶液の軟X線透過吸収スペクトルの基礎データに基づき、液体ビーム光電子分光の共鳴内殻分光への展開を図って、アンモニア水の窒素内殻励起領域での実験を行ったが、大きなエネルギーシフトが観測されなかった。アンモニア分子は水分子と違って水素結合の水素ドナーサイトが3,水素アクセプターサイトが1と数のバランスが悪く、水溶液中のアンモニア分子周辺の局所構造として、水素ドナーサイトは約1/3しか水素結合を形成しないため、全体としてのシフトが実験的に小さくなることが、分子動力学シミュレーションと量子化学スペクトル計算から説明することができた。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Local Structures of Methanol-Water Binary Solutions Studied by Soft X-ray Absorption Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, K. Mochizuki, V. Leloup, N. Kosugi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 ページ: 4388~4396

    • DOI

      10.1021/jp4091602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of the Scanning Transmission X-ray Microscope Beamline at UVSOR2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ohigashi, H. Arai, T. Araki, N. Kondo, E. Shigemasa, A. Ito, N. Kosugi and M. Katoh
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser

      巻: 463巻 ページ: 012006(4)

    • DOI

      10.1088/1742-6596/463/1/012006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Reaction of Aqueous Iron Sulfate Solutions Studied by Fe L-Edge Soft X-Ray Absorption Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, A. P. Hitchcock and N. Kosugi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 117 ページ: 16343~16348

    • DOI

      10.1021/jp405112r

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transmission-Grating Spectrometer for Highly Efficient and High-Resolution Soft X-Ray Emission Studies2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, N. Kosugi and T. Hatsui
    • 雑誌名

      J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.

      巻: 188 ページ: 155~160

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2012.06.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing orbital symmetry in solution: polarization-dependent resonant inelastic soft x-ray scattering on liquid micro-jet2013

    • 著者名/発表者名
      B. Dierker, E. Suljoti, K. Atak, K.M. Lange, N.Engel, R. Golnak, M. Dantz, K. Hodeck, M. Khan, N. Kosugi, and E. F. Aziz
    • 雑誌名

      New J. Phys.

      巻: 15 ページ: 093025-1~10

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/9/093025

    • 査読あり
  • [学会発表] In Operando Soft X-ray Absorption Spectroscopy for Heterogeneous Catalytic Hydration of Cyanopyrazine on TiO22014

    • 著者名/発表者名
      H. Yuzawa, M.Nagasaka, N. Kosugi
    • 学会等名
      7th Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications (ASOMEA-VII)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20140609-20140611
  • [学会発表] In-situ observation of local structures of electrolytes in electrochemical reaction by soft X-ray absorption spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, A. P. Hitchcock, and N. Kosugi
    • 学会等名
      7th Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications (ASOMEA-VII)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20140609-20140611
  • [学会発表] Local structures of methanol-water binary solutions studied by soft X-ray absorption spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, K. Mochizuki, V. Leloup, and N. Kosugi
    • 学会等名
      7th Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications (ASOMEA-VII)
    • 発表場所
      Lund, Sweden
    • 年月日
      20140609-20140611
  • [学会発表] In-situ soft X-ray absorption spectroscopy for heterogeneous catalytic hydration reaction of cyanopyrazine on TiO2

    • 著者名/発表者名
      H. Yuzawa, M. Nagasaka, N. Kosugi
    • 学会等名
      38th International conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2013)
    • 発表場所
      合肥、中国
  • [学会発表] Electrochemical Reaction of Aqueous Iron Sulfate Solutions Studied by Fe L-Edge Soft X-Ray Absorption Spectroscopy

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, H. Yuzawa, T. Horigome, Z. Qin, A. P. Hitchcock, and N. Kosugi
    • 学会等名
      38th International conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2013)
    • 発表場所
      合肥、中国
  • [学会発表] 酸化チタン触媒を用いたニトリル水和反応の軟X線吸収分光によるその場観察

    • 著者名/発表者名
      湯沢勇人, 長坂将成, 小杉信博
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法による硫酸鉄水溶液の電気化学反応のその場観測

    • 著者名/発表者名
      長坂将成, 湯沢勇人, 堀米利夫, A. P. Hitchcock, 小杉信博
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
  • [学会発表] 電位変調軟X線吸収分光法による電気化学反応のその場観測

    • 著者名/発表者名
      長坂将成, 湯沢勇人, 堀米利夫, A. P. Hitchcock, 小杉信博
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学、愛知
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法による酸化チタン触媒を用いたシアノピラジン水和反応のその場観察

    • 著者名/発表者名
      湯沢勇人, 長坂将成, 小杉信博
    • 学会等名
      第27回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      広島国際会議場、広島
  • [図書] 放射光が拓く化学の現在と未来2014

    • 著者名/発表者名
      長坂将成、小杉信博
    • 総ページ数
      161 (94~98)
    • 出版者
      化学同人
  • [備考] 放射光を利用した分子科学:分子間相互作用系の局所解析

    • URL

      http://www.ims.ac.jp/research/group/kosugi/

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公開日: 2015-05-28  

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