光誘起表面化学反応の理論的研究

光诱导表面化学反应的理论研究

• 批准号: 15033217
• 负责人: 山下 晃一
• 金额: $ 3.58万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033217/
• 关键词: 光触媒反応; 酸化チタン; 可視光応答; 炭素ドープ; 第一原理計算; 密度汎関数法; 酸素欠陥; 不純物準位; 窒素ドープ; バンド計算; バンドギャップ

炭素ドープしたルチル型およびアナターゼ型酸化チタンについて、その微視的な構造と光学応答の機構を、密度汎関数法による第一原理バンド計算により調べた。計算にはルチル型・アナターゼ型とも8倍セルを用い、その中の酸素原子を炭素と置き換えたセルに対して構造最適化を行った。更に酸素欠陥を一つ含む構造についても計算を行った。炭素をドープしたルチル型とアナターゼ型酸化チタンの両者について、純粋な酸化チタンとは異なり可視光応答性を持つことが確認できた。更に電子の状態密度を調べると、どちらの場合もバンドギャップ間に3つの不純物準位が生じていることが解った。生じた不純物準位のうち、最もエネルギー準位が高いものは空軌道であり、可視光応答性は酸化チタンの価電子帯よりこの不純物準位へ電子が遷移することによりもたらされるものと理解される。また酸素欠陥を伴う構造では、先の炭素ドープのみの場合よりも、より可視光に近い領域で可視光応答性を持っていることが明らかとなった。更に、酸素欠陥が炭素原子近くの特定の位置に生じた場合には、遠方にある場合と比較して1eV近く内部エネルギーが低くなることを見出した。簡単な統計力学に基づく自由エネルギー評価を行い、実験での炭素ドープ率・酸素欠陥率・温度条件下で、このような炭素ドープと酸素欠陥の隣接したペアが、十分に安定であることがわかった。しかしこれら酸素欠陥を伴う構造では、酸素欠陥サイトから放出された電子が、炭素ドープによる不純物準位へと流入しており、可視光応答をもたらす機構も不純物準位から酸化チタンの伝導帯への電子遷移によるもので、炭素ドープのみの場合とは大きく異なっていた。

Type carbon ド ー プ し た ル チ ル お よ び ア ナ タ ー ゼ type acidification チ タ ン に つ い て, そ の micro visual な tectonic と optical 応 answer の を, density masato method に よ る first principle バ ン ド computing に よ り adjustable べ た. Calculate に は ル チ ル type, ア ナ タ ー ゼ type と も 8 times セ ル を い, そ の atomic を の acid in carbon と buy き in え た セ ル に し seaborne line optimization を っ て structure た. More に acid elements are deficient in 陥を, <s:1> containing む structure に に て て <s:1> calculation を lines った. Carbon を ド ー プ し た ル チ ル type と ア ナ タ ー ゼ type acidification チ タ ン の struck the に つ い て, pure 粋 な acidification チ タ ン と は different な り visible light 応 answer sex を hold つ こ と が confirm で き た. More に electronic の state density を べ る と, ど ち ら の occasions も バ ン ド ギ ャ ッ プ に between 3 つ の impurity must not a born が じ て い る こ と が solution っ た. Raw じ た impurity content must a の う ち, most も エ ネ ル ギ ー must a high が い も の は empty orbital で あ り, visible light 応 a sexual は acidification チ タ ン の 価 electronic 帯 よ り こ の impurity content must a へ electronic が migration す る こ と に よ り も た ら さ れ る も の と understand さ れ る. ま た acid element owe 陥 を with う tectonic で は, first の carbon ド ー プ の み の occasions よ り も, よ り visible light に nearly い field で visible light 応 answer sex を hold っ て い る こ と が Ming ら か と な っ た. More に, acid owe 陥 が carbon atoms near く の specific の position に raw じ た occasions に は, distant に あ る occasions と compare し て nearly 1 ev く internal エ ネ ル ギ ー が low く な る こ と を shows し た. Jane 単 な statistical mechanics に base づ く free エ ネ ル ギ ー review 価 を い, be 験 で の carbon ド ー プ rate, acid owe で 陥 rate, temperature, こ の よ う な carbon ド ー プ と acid element owe 陥 の 隣 meet し た ペ ア が, very に stable で あ る こ と が わ か っ た. し か し こ れ ら acid element owe 陥 を with う tectonic で は, acid owe 陥 サ イ ト か ら release さ れ た electronic が, carbon ド ー プ に よ る impurity content must a へ と inflows し て お り, visible light 応 answer を も た ら す institutions も impurity content must a か ら acidification チ タ ン の 伝 guide 帯 へ の electron mobility に よ る も の で, carbon ド ー プ の み の occasions と は big き く different な っ て い Youdaoplaceholder0.

项目成果

M.Yamamoto: "A DFT study on the reaction of O^- with CH_3 F"THEOCHEM. 634. 31-39 (2003)

M.Yamamoto：“O^- 与 CH_3 F 反应的 DFT 研究”THEOCHEM。

A Theoretical Study on the Rate Constant of the Hole Transfer in DNA

DNA空穴转移速率常数的理论研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Chem 109
• 作者: T.Shimazaki;Y.Asai;K.Yamashito
• 通讯作者: K.Yamashito

T.Nakajima: "Quantum Chemical Calculations on Al-CVD using DMEAA"Mol.Physics. 101. 269-276 (2003)

T.Nakajima：“使用 DMEAA 对 Al-CVD 进行量子化学计算”Mol.Physics。

Y.Asai: "Local Electronic Excitation Mechanism for Nanofabrication of Photodiacetylene Molecular Wire"J.Phys.Soc.Japan. 72. 3286-3290 (2003)

Y.Asai：“用于光二乙炔分子线纳米制造的局域电子激励机制”J.Phys.Soc.Japan。

A.Abe: "Effects of vibrational relaxation on the photodesorption of NO from Pt(111) : A density Matrix Study"J.Chem.Phys.. 119. 9710-9718 (2003)

A.Abe：“振动弛豫对 Pt(111) 中 NO 光解吸的影响：密度矩阵研究”J.Chem.Phys.. 119. 9710-9718 (2003)