反応性表面の設計と吸着分子の配向, 結合状態の研究

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近年、清浄表面上の吸着原子や分子の構造、電子状態、挙動が捉えられるようになり、固体表面が持つ高い反応性や特異な物性が具体的に認識されるようになってきた。最近では、次のステップとして積極的に団体表面を修飾し、特異な表面物質相や新しい機能表面を作製しようとする研究が始まっている。本研究者らはこれまでに、(1)Mo、Co、Ru、Nbなどの有機金属化合物を用いてシリカ表面に一定の構造を持つ金属サイトを作製できること、(2)Ru(001)表面をFeで修飾するとRu表面ともFe表面とも異なる高反応性表面が得られること、(3)MgO(111)マイクロファセット表面にNgを吸着させると強塩基性表面が形成されること、などを見いだし、原子、分子レベルで固体表面の設計、修飾が可能であることを実証してきた。本研究では、Fe/Ru(001)バイメタル接合相と、触媒作用の面で特異な金属であるMoをとりあげ、それらの化学修飾した新しい反応性表面上での分子の吸着と配向状態及び結合状態を調べる。Mo(211)表面は、最外層でMo原子が一次元鎖状に配列した構造だが、この列間にO、S、Se原子を吸着させることにより、Mo原子が露出したままでその電子状態を制御できると考えられる。新しい反応性表面上での分子の吸着状態と電子状態を明らかにする為に高分解能電子エネルギ-損失分光法に紫外光電子分光法を組合わせて、角度分解の価電子帯を測定し、同時に振動結合構造を調べた。Fe/Ru(001)表面で2種類のCo吸着状態を捉え、その解離過程を観察することに成功した。また、ND_2の吸着状態にも2種類あることを見いだし、Fe/Ru(001)バイメタル接合表面に特有のものであることを明らかにした。さらに、N、C、Oからなる特異な超周期表面構造が形成されることを見いだした。このように金属単原子層の特性を明らかにした。