Search for the quantum delocalization of hydrogen on solid surfaces
寻找氢在固体表面上的量子离域
基本信息
- 批准号:12440082
- 负责人:
- 金额:$ 8.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:2000
- 资助国家:日本
- 起止时间:2000 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Dynamics of hydrogen as the lightest atom is inherently quantum-mechanical in nature, and its adsorption state on a metal surface has been proposed to be delocalized over the surface. The purpose of the present project is to explore the possibility of quantum delocalization of hydrogen adsorbed on pure metal and alloy surfaces. In order to achieve this, we have developed a new technique of zero-point vibrational spectroscopy using the ^1H(^<15>N,αy)^<12>C resonance nuclear reaction. Since the conventional spectroscopic techniques measure the excitation from the ground to the first-excited state, characteristics of the vibrational ground state are not yet clarified experimentally to date. With this zero-point vibrational spectroscopy combined with other experimental and theoretical methods, we have found the following results:1. The zero-point vibrational energy of H on Si(111) in the perpendicular and parallel directions is 123.4±4.6 and 44.6±6.2 meV, respectively, which are consistent with harmonic potentials.2. The zero-point energy obtained for Pt(111)-H is 80.8ア3.9 and 62.1$ア6.0 meV for perpendicular and parallel directions, respectively, which indicate that the stretching mode is harmonic, while the bending mode is strongly anharmonic.3. The potential energy surfaces for H on Pt(111) obtained from first-principles electronic structure calculation are strongly anharmonic, which are qualitatively consistent with the experimental results. 4. The zero-point energy of H adsorbed on Pt(lll)-2x2-Sn is 75 and 57 meV for perpendicular and parallel directions, which are similar to the values measured for Pt(111)-H.
氢作为最轻的原子,其动力学本质上是量子力学的,它在金属表面的吸附状态被认为是离域的。本项目的目的是探索吸附在纯金属和合金表面的氢的量子离域的可能性。为了实现这一点,我们利用^1H(^<;15>;N,αy)^<;12>;C共振核反应开发了一种新的零点振动光谱技术。由于传统的光谱技术测量的是从基态到第一激发态的激发,到目前为止,振动基态的特性还没有得到实验上的阐明。利用这种零点振动光谱结合其他实验和理论方法,我们发现:1.H在Si(111)面上垂直和平行方向的零点振动能分别为123.4±4.6meV和44.6meV,与谐波势相一致。得到垂直方向和平行方向的零点能量分别为80.8ア3.9 meV和62.1$ア6.0 meV,表明伸缩模式为简谐模式,而弯曲模式为强非简谐模式。由第一性原理电子结构计算得到的H在铂(111)面上的势能面是强非谐势能面,与实验结果定性一致。4.H的零点吸附能在垂直和平行方向上分别为75 meV和57 meV,与铂(111)-H的测定值相近。
项目成果
期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Fukutani, M.Wilde, M.Matsumoto: "Nuclear-reaction analysis of H at the Pb/Si(111) interface Monolayer depth distinction and interface structure"Phys. Rev.. B64. 245411 (2001)
K.Fukutani、M.Wilde、M.Matsumoto:“Pb/Si(111) 界面上 H 的核反应分析 单层深度区分和界面结构”Phys。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
K. Fukutani, M. Wilde, and M. Matsumoto: "Nuclear-reaction analysis of H at the Pb/Si(111) interface - Monolayer depthodistinctiion and interface structure"Phys. Rev.. B64. 245411 (2001)
K. Fukutani、M. Wilde 和 M. Matsumoto:“Pb/Si(111) 界面上 H 的核反应分析 - 单层深度区别和界面结构”Phys。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
R.Muhida, W.A.Dino, A.Fukui, H.Kasai, H.Nakanishi, A.Okiji, K.Fukutani, T.Okano: "Molecular orientation dependence of o-p H2 conversion on a 3d impurity sitting on a metal oxide surface"Surf. Sci. 493. 285-291 (2001)
R.Muhida、W.A.Dino、A.Fukui、H.Kasai、H.Nakanishi、A.Okiji、K.Fukutani、T.Okano:“o-p H2 转换对金属氧化物表面上 3d 杂质的分子取向依赖性”
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Wilde,M.Matsumoto,K.Fukutani,and T.Aruga: "Depth-resolved analysis of subsurface hydrogen absorbed by Pd (100),"Surf.Sci.. (in press.).
M.Wilde、M.Matsumoto、K.Fukutani 和 T.Aruga:“Pd (100) 吸收的地下氢的深度分辨分析”,Surf.Sci..(出版中)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Matsumoto,K.Fukutani,T.Okano: "Study of the adsorption structure of NO on Pt (111) by STM and HREELS"Surf.Sci.. 101. 454-456 (2000)
M.Matsumoto,K.Fukutani,T.Okano:“通过 STM 和 HREELS 研究 NO 在 Pt (111) 上的吸附结构”Surf.Sci.. 101. 454-456 (2000)
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- 作者:
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