| 研究課題/領域番号 |
26248002
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
栗原 和枝 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50252250)
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| 研究分担者 |
粕谷 素洋 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00582040)
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| 研究期間 (年度) |
2014-06-27 – 2018-03-31
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| キーワード | 表面・界面 / 表面力測定 / 電気化学 / 電極界面 / 電気二重層 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、申請者が開発した電気化学表面力装置を用いて、電解液を挟む電極表面間の相互作用を直接測定し、印可電位を変化させた時の電極の有効電位やイオン吸着などの基本的な特性の評価手法を確立するとともに、金や白金など代表的な電極について特性を解明することを目的とする。またフェロセンなど化学修飾電極における対イオン吸着特性の解明を行う。これらの結果とpHなどの界面の局所イオン濃度を定量的に評価できる分光表面力装置と合わせ、ナノ微細空間の電気化学の分子的描像を解明する。
本年度は、前年度に測定手法を確立した電気化学表面力装置による電極表面間のナノ空間中における電極電流評価を、白金電極表面間のフェリシアン-フェロシアン水溶液に適用して、電極電流の電極間距離依存性を評価した。測定結果から、通常の酸化還元サイクル電流に加えて、これまで報告例のない数nmの近距離で観測される大電流を見出した。さらに、この近距離大電流が酸化還元種濃度や印加電位に対してどのように変化するかを調べた.加えて、試料溶液中における白金電極間の表面力測定を行って、電気二重層斥力の距離依存性および表面電位・電荷密度を評価して電流値と比較することで、大電流の出現する機構を検討している。
また、有機半導体光触媒として研究例のあるフタロシアニンと3,4,9,10-ペリレン四酢酸ビスベンズイミダゾールの積層膜について、表面力測定可能な平滑表面の調製方法を検討し、二乗平均粗さ2 nm程度の表面の調製に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初予定していた電気化学表面力装置を用いた金・白金電極およびフェロセン修飾における表面電荷とイオン吸着の評価，蛍光分光表面力装置を用いた雲母，シリカ、アルミニウムと水との界面のpH評価を順調に行い、また、電極表面間のナノ空間における電極反応の観測手法を確立できた。さらに、白金電極表面間の酸化還元対水溶液における電極反応の観測を行い、これまで報告例のない数nmで起こる大電流を見出した。以上の結果から「（１）当初の計画以上に進展している。」と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度までに観測方法を確立した電気化学表面力装置による電極表面間のナノ空間中における電極電流測定を用いて，白金電極間の酸化還元対水溶液における電極電流の表面間距離依存性の評価を行う．前年度の電極電位や酸化還元種濃度による電流挙動に加えて，支持塩添加の効果について調べることで、ナノ空間における電極反応挙動について明らかにする．さらに表面力測定による表面電位・電荷密度やイオン吸着の評価を行って、これらと反応挙動との相関について調べる．
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