原子的分解能での液体中の電気化学反応の観察と分析が出来る走査型電気化学顕微鏡の試作

本研究では、液体中でも使用可能な唯一の高分解顕微鏡である走査型トンネル顕微鏡(STM)と電気化学セルを組み合わせた走査型電気化学顕微鏡を製作して、局所的な電気化学反応のその場観察と原因解明を行った。また、吸着や電気化学反応に伴う電極表面の凹凸変化のその場観察も行い以下の結果等を得た。1.局所的な電気化学反応のその場観察と原因解明(1)局所的な電気化学反応に伴い観測されるファラディ電流がトンネル電圧の増加、STM探針の走査速度の増加、フィードバック・ゲインの増加やSTM探針の露出面積の増加と共に大きくなることを見いだした。この結果から、STM測定に伴うSTM探針の三次元運動が試料表面の活性サイトにポテンシャル・ステップ的効果を引き起こし、その結果、活性サイトに電気化学反応を引き起こしているというモデルを提出した。(2)0.1モルKCl溶液中の銀試料の実験で、AgClが出来ている場合は、銀表面の突起部で電気化学反応が観測されることより、突起部がAgClの生成に対して活性で有ることを示した。また、AgClの還元後の銀表面は全表面で電気化学反応が観測されることより、還元後の銀表面は全面が活性であることを示した。2.電極表面の凹凸変化のその場観察(1)0.1モルのKCl溶液中の銀試料の実験では、銀表面の電位を還元側に変化させることにより、活性サイトに特異吸着したCl^-イオンの脱着に伴い、銀表面の凹凸の再編が起こり、その結果、銀表面の凹凸が滑からになることをその場観察で見いだした。

本研究では、液体中でも使用可能な唯一の高分解顕微鏡である走査型トンネル顕微鏡(STM)と電気化学セルを組み合わせた走査型電気化学顕微鏡を製作して、局所的な電気化学反応のその場観察と原因解明を行った。また、吸着や電気化学反応に伴う電極表面の凹凸変化のその場観察も行い以下の結果等を得た。1.局所的な電気化学反応のその場観察と原因解明(1)局所的な電気化学反応に伴い観測されるファラディ電流がトンネル電圧の増加、STM探針の走査速度の増加、フィードバック・ゲインの増加やSTM探針の露出面積の増加と共に大きくなることを見いだした。この結果から、STM測定に伴うSTM探針の三次元運動が試料表面の活性サイトにポテンシャル・ステップ的効果を引き起こし、その結果、活性サイトに電気化学反応を引き起こしているというモデルを提出した。(2)0.1モルKCl溶液中の銀試料の実験で、AgClが出来ている場合は、銀表面の突起部で電気化学反応が観測されることより、突起部がAgClの生成に対して活性で有ることを示した。また、AgClの還元後の銀表面は全表面で電気化学反応が観測されることより、還元後の銀表面は全面が活性であることを示した。2.電極表面の凹凸変化のその場観察(1)0.1モルのKCl溶液中の銀試料の実験では、銀表面の電位を還元側に変化させることにより、活性サイトに特異吸着したCl^-イオンの脱着に伴い、銀表面の凹凸の再編が起こり、その結果、銀表面の凹凸が滑からになることをその場観察で見いだした。