構造制御した複合金属クラスターの電子物性の解明とサブナノ触媒への展開

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03J09152
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 小安 喜一郎 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: クラスター / 電子状態 / 負イオン光電子分光法 / ケイ素 / 遷移金属

Research Abstract

本年度は,遷移金属(M)-ケイ素(Si)複合クラスター:Si_nMを研究対象とし,このクラスターの効率的な生成について検討した。また,負イオン光電子分光法を用いてクラスターの電子状態を観測した。
対象とするSi_nMクラスターを効率よく生成させるために,クラスターをより冷却することを目的として高圧(100気圧)のキャリアガスを噴出できるパルスバルブを用いてクラスターを生成させた。その結果,従来の10気圧程度の押し圧で得られた生成分布と比較して,サイズが小さいケイ素1成分のクラスターを減少させ,目的とするSi_nM複合クラスターを増加させることができた。
また,このようにして生成させた複合クラスターの光電子スペクトルを測定したところ,従来の押し圧で生成させた場合と比べて,シャープなスペクトルが観測された。このことから,高圧でのクラスター生成によってクラスターの内部エネルギーが低減したことが分かる。
さらに,より高エネルギーでの測定を念頭に置き,クラスター生成の2倍の繰り返し回数でレーザー照射を行い,散乱電子のノイズを打ち消してS/N比を向上させるシステムを構築した。このシステムでYAGレーザーの5倍波(hv=5.82eV)を用いSi_nMの光電子スペクトルを測定したところS/N比が格段に向上し,サイズが小さいところでは断熱電子親和力およびピークの形状が大きく変化する様子が観測されたが,ケイ素原子数が11以上ではそれらがほとんど変化しないことがわかった。
なお,再生増幅フェムト秒レーザーによる希ガス逓倍法で発生させた真空紫外光(133nm)を取り出すための「3倍波分離ステージ」の設計・製作を行い,より高エネルギーでの光電子スペクトルの測定を準備中である。

Research Products

• [Publications] A.Plaman, K.Koyasu, A.Nakajima, K.Kaya: "Band gap shiftings in Co-doped Nb_n (n=3-15) clusters : influence of Co 3d electrons on the electronic structure"Int.J.Mass Spectrom.. 229. 77-82 (2003)
• [Publications] M.Ohara, K.Koyasu, A.Nakajima, K.Kaya: "Geometric and electronic structures of metal (M)-doped silicon clusters (M=Ti,Hf,Mo and W)"Chem.Phys.Lett.. 371. 490-497 (2003)