擬一次元ナノ構造物質の表面光化学

准一维纳米结构材料的表面光化学

基本信息

批准号：
14050042
负责人：
松本吉泰
金额：
$ 1.66万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
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

项目摘要

銀や銅の(110)面を酸化すると、金属と酸素原子が交互に並んだ鎖状の構造を持った表面ができる。この鎖状構造物質はいわば金属単結晶表面上にできた擬一次元化合物と見なすことができる。Ag(110)表面に生成したAgO擬一次元化合物に紫外光を照射すると酸素原子が消失し、もとの清浄表面の構造に戻るという酸素消失光反応がおきること。をX線光電子分光(XPS)などを用いて本研究グループはすでに見出している。そこで、本研究では、紫外光を照射しながら走査型トンネル顕微鏡(STM)によりその場観測をすることにより、この反応における擬次元表面化合物の光誘起構造変化を原子レベルでとらえ、その反応メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行った。その結果、表面炭素が存在しない清浄表面では酸素被覆率を増加させるにつれて列間の幅の広い(nx1)構造から最終的には表面前面にびっしり(2x1)構造をとるAgOが観察された。XPSの結果から予想されたようにこの表面に紫外光を照射してもまったく変化は見られなかった。これに対して{炭素修飾表面では明らかに異なる結果を得た。まず、清浄なAg(110)面に炭素イオンを打ち込んだ後、昇温することにより表面を炭素原子で修飾した炭素修飾表面を準備した。これを酸素分子に露出したところAgO鎖が帯状に集まったストライブの見えるSTM像をえた。これに紫外光を照射し光反応を進行させると帯状の構造の中にあった(2x1)構造のAgO鎖の間隔が部広がると同時に、列が分断され断片化された。さらに光照射を続けると最終的にはほとんどのAgO鎖が消失してしまう。また、その時テラス端のステップ形状は大きく変化しAgO鎖を構成していた銀原子が酸素を失った後、表面を拡散してステップに再配列することが明らかとなった。

当银或铜的（110）表面被氧化时，具有链状结构的表面，其中金属和氧原子交替排列。这种链状结构材料可以被视为在金属单晶表面形成的伪一维化合物。当紫外线被辐照到AG表面（110）表面形成的AGO伪一维化合物时消失，从而导致氧气呈现的光反应，从而返回到清洁表面的原始结构。该研究小组已经使用X射线光电子光谱（XPS）等发现了这一点。因此，在这项研究中，我们在照射紫外线的同时，使用扫描隧道显微镜（STM）进行了原位观察，并进行了一个目标，以捕获原子水平上伪维表面化合物的光诱导结构变化，并阐明其反应机制。结果，观察到，在行之间最终具有矮小的（2x1）结构，它被观察到会增加不存在表面碳的清洁表面上的氧气覆盖率，并增加到越来越厚的（2x1）结构。正如XPS结果所预期的那样，当将紫外线照射到该表面时，未观察到任何变化。相反，在碳修改表面上的结果明显不同。首先，通过将碳离子植入干净的Ag（110）表面，然后加热以用碳原子修饰的表面来制备碳修饰的表面。当这种情况暴露于氧分子时，我们创建了一个聚集在频带中的AGO链条的STM图像。当它被紫外线照射并进行光电反应时，在带状结构中的（2x1）结构的AGO链的间距扩展了，并且行分开和碎片。此外，如果继续进行光，大多数重大链条最终都会消失。当时，露台边缘的阶梯形状发生了很大变化，并且发现在构成Ago链的银原子损失氧气之后，表面扩散并重新安排进入步骤。