权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

表面和周波発生(SFG)分光法による電極反応中間体の構造決定

通过表面和频发生（SFG）光谱法测定电极反应中间体的结构

基本信息

批准号：
10740314
负责人：
叶深
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

振動分光測定は電極反応における反応生成物や中間体などの識別に重要な手段である。しかしながら、従来の振動分光測定は表面選択性をもっていなかった。本研究で用いる二次非線形光学の手法の一つである和周波発生法(Sum Frequency Generation,SFG)は、高い界面選択性と高感度に加え、固液界面における電子移動や構造変化のダイナミックスを解明することが可能とされている。平成10年から二年間にわたって、奨励研究(A)のご支援により、SFG分光システムを構築し、その場SFG測定を展開してきた。初年度において、SFG測定の第一歩として、固気界面を主な研究目標とし、原子レベルで水素終端化されたSi(111)表面のSi-H伸縮振動の観察に成功した。特に光照射下でSi-Hの安定性について調べ、1064nmに比べると、可視光の波長が532nmの場合は、Si-H種がより速く減衰することがわかった。平成11年度では、目標の固液界面のPFG測定の実現を目指し研究してきた結果、単分子レベルで固液界面の分子構造の観察に成功した。まず、自己組織化単分子層(SAM)で修飾された石英を試料として用い、電解質溶液中でSAMや界面水分子の構造について調べた。バルクにある水分子と比べると、界面における水分子は、より秩序的に配列することをSFG測定から明らかにした。アミノ基で終端化されたSAMの場合では、SFGスペクトルの強度は溶液のpHによって大きく影響され、特に酸性溶液中では強いSFGスペクトルが得られた。これはSAM末端のアミノがプロトン化され、界面に電気二重層の電場が形成されたため、SFG信号が増強されたことを意味する。さらに、石英表面に金の薄膜を蒸着し、その裏面から金/溶液界面へ光を入射させ、金/溶液界面のSFG測定に成功した。金表面にフェロセニルウンデカンチオールSAMを形成し、電極電位を制御しながら、固液界面におけるフェロセン部位の電子移動が起こる場合、SAM構造と界面水分子の構造を追跡し、非常に興味あるデータが得られた。これから、さらに高感度かつ超高速で界面における吸着分子の構造変化や電子移動のダイナミックスの研究の展開して行きたいと思う。

Vibrational spectrophotometry is an important means of identifying electrode reaction products and intermediates. The surface selectivity was determined by vibration spectroscopy. In this study, we use the method of quadratic nonlinear optics and Sum Frequency Generation (SFG) to solve the problem of electron mobility and structural transformation at the solid-liquid interface. In the past two years, the SFG spectroscopy system has been constructed and the SFG measurement has been carried out. The first step of SFG measurement in the first year was to investigate the Si-H stretching vibration of Si(111) surface successfully. The stability of Si-H under special light irradiation is adjusted, the ratio is 1064nm, and the wavelength of visible light is 532nm. In 2011, the PFG measurement of the solid-liquid interface was successfully investigated. The self-organizing monolayer (SAM) is modified by quartz, and the structure of SAM interface water molecules in electrolyte solution is adjusted. Water molecules are separated from each other, and water molecules are separated from each other by SFG. In case of termination of SAM, SFG may be used in solution with high pH, especially in acidic solution. This means that the terminal of SAM is not stable, the electric field of the interface is formed, and the SFG signal is increased. The gold thin film on the quartz surface was evaporated, the gold/solution interface was irradiated, and the SFG at the gold/solution interface was determined successfully. The formation of SAM on the gold surface, the control of electrode potential, the initiation of electron movement at the solid-liquid interface, the tracing of SAM structure and the structure of water molecules at the interface, are very interesting. The research on the structure transformation of adsorption molecules and electron mobility has been carried out in the field of high sensitivity, ultra-high speed and interface.