近赤外領域でのフェムト秒時間分解分光測定を利用した光触媒微粒子計測法の開発

近红外区域飞秒时间分辨光谱光催化颗粒测量方法的开发

• 批准号: 14050031
• 负责人: 岩田 耕一
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14050031/
• 关键词: フェムト秒; 時間分解; 近赤外; 分光計測法; 酸化チタン; 微粒子; キャリア生成機構

微粒子状の物質を試料とする時間分解分光測定では,従来,試料の光散乱が大きな妨害となっていた.このため時間分解測定の際に透過法ではなく拡散反射法を用いる例が圧倒的に多かった.しかし,拡散反射法では,試料の多重散乱によってポンプ光とプローブ光の光路差に分布が生ずるために測定の時間分解能が低下することが避けられない.これに対して,近赤外領域の分光法では,微粒子の試料に対しても時間分解能を損なうことなく透過法を用いることができる.本年度,岩田らは,自作のフェムト秒時間分解近赤外分光計を利用して,二酸化チタン微粒子を光照射したときに生じる物理・化学過程を時間分解近赤外分光法で追跡する課題に取り組んだ.白金を担持した二酸化チタン微粒子(粒径約20nm)を400nmの光で照射すると,波長0.8μmから1.4μmにわたる幅広い過渡吸収帯が観測された.この吸仮帯は,光照射によって生成した電子による吸収帯と考えられる.スペクトル形状に顕著な時間変化はなく,観測している状態の電子の生成は装置関数の範囲内(200フェムト秒程度)で即時的であった.電子の減衰曲線には,数百フェムト秒の速い成分と3ピコ秒程度では減衰しない長寿命の成分の2種類があった.ポンプ光強度を大きくして時刻0における電子の生成密度を大きくすることによって,速い減衰の成分の相対比が大きくなることが分かった.今回観測された電子は,光触媒反応において還元反応に利用されるものである.フェムト秒時間分解近赤外分光法を利用することによって,実際の化学反応に用いられる微粒子の試料における光触媒反応の初期過程を観測することができた.

Particles shape を の material sample と す る time breakdown spectral photometry で は, 従, sample の light scattered が big き な sabotage と な っ て い た. こ の た め time determination of decomposition の interstate に through method で は な く company を scattered reflection method with い る example が 圧 pour more に か っ た. し か し, company, scattered reflection method で は, sample の multiple scattered に よ っ て ポ ン プ light と プ ロ ー ブ の light Distribution of optical path difference に が raw ず る た め に determination の time can decompose low が す る こ と が avoid け ら れ な い. こ れ に し seaborne て, nearly bare areas outside の spectrometry で は, particles の sample に し seaborne て も time breakdown can を loss な う こ と な く を through method with い る こ と が で き る. , and this year, Mr Iwata ら は の フ ェ ム ト seconds time decomposition almost bare outside spectrometer を use し て, two acidification チ タ ン particles を light し た と き に raw じ る を, physical chemistry, process time breakdown nearly outside red spectrometry で tracing す に る subject group take り ん だ. Platinum を bear hold し た two acidification チ タ ン particles (particle size of about 20 nm) を 400 nm の で sunlight す る と, wavelength of 0.8 microns か ら 1.4 mu m に わ た る picture hiroo い transition suction 収 帯 が 観 measuring さ れ た. こ の suction 仮 帯 は, light に よ っ て generated し た electronic に よ る suction 収 帯 と exam え ら れ る. ス ペ ク ト ル shape に 顕 な time variations The <s:1> なく,観 measure the state of the <s:1> electron <e:1> in the <s:1> て る る る state to generate the で instantaneous であった within the 囲 range (200フェムト seconds) of the <s:1> device. Electronic の damping curve に は, hundreds of フ ェ ム ト い composition と 3 seconds の speed ピ コ second degree で は damping し な い long-life の composition の 2 kinds が あ っ た. ポ ン プ light intensity big を き く し て time 0 に お け る electronic の generated large density を き く す る こ と に よ っ て, speed い damping の composition の phase is larger than が き seaborne く な る こ と が points か っ た. Today back to 観 measuring さ れ た electronic は, photocatalytic anti 応 に お い て also yuan against 応 に using さ れ る も の で あ る. フ ェ ム ト seconds time breakdown nearly bare outside spectrometry を using す る こ と に よ っ て, be interstate の chemical anti 応 に with い ら れ る particles の sample に お け る photocatalytic anti 応 の early process を 観 measuring す る こ と が で き た.

项目成果

Hiro-o Hamaguchi, Koichi Iwata: "Physics and Chemistry of S_1 trans-Stilbene in Solution as Studied by Time-resolved Raman Spectroscopy"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 75. 883-897 (2002)

Hiro-o Hamaguchi、Koichi Iwata：“通过时间分辨拉曼光谱研究溶液中 S_1 反式二苯乙烯的物理和化学”日本化学会会刊。

Koichi Iwata: "Effects of pump and probe light field on picosecond time-resolved resonsnace Raman spectra of S_1 trans-stilbene. Disagreement between Stokes-and anti-Stokes scattering frequencies"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 75. 1075-1082 (2

Koichi Iwata：“泵浦和探测光场对 S_1 反式二苯乙烯的皮秒时间分辨共振拉曼光谱的影响。斯托克斯和反斯托克斯散射频率之间的分歧”日本化学会通报。