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走査型トンネル顕微鏡(STM)による化学種認識とその固体表面化学計測への応用

使用扫描隧道显微镜（STM）识别化学物质及其在固体表面化学测量中的应用

基本信息

批准号：
03650600
负责人：
小宮山政晴
金额：
$ 0.77万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650600/
关键词：
走査型トンネル顕微鏡超微粒子白金薄膜シリカ

项目摘要

走査型トンネル顕微鏡(STM)は実空間で固体表面最上層の原子像を解像できる高い空間分解能を有しているが、それのみでは観察している元素種の特定は不可能であり、通常表面に存在するはずの元素種と各元素種間の位置関係とから観察元素種を推定している。本研究ではこのようなSTMの短所を改善するために、STMそのものの機能を拡張して数種の分光機能を付加し、STMの化学種認識により固体表面の化学情報を得ることを目的とした装置を試作した。さらにこの試作装置により、STMによる化学種を認識しながらの分子レベルでの固体表面の化学計測の可能性と限界とを、主に気ー固界面を対象として検討した。本研究が得られた成果は以下のとおりである。1.これまでに試作した現有のSTM装置に分光機能を付加するための制御回路を制作した。その結果、表面における障壁高さ測定(仕事関数測定に相当)および表面の局所状態密度分布の測定がSTMと同じ分解能で測定可能となった。これらの情報はそれぞれSTM探針と試料表面間の距離またはトンネル電圧を変調してトンネル電流に現れる変調分をロックイン増幅するという方式で行った。2.上で試作した分光機能付きSTM装置を用いて、気ー固界面におけるSTMの固体表面化学計測への適用性を、主に担持金属触媒を対象として検討した。数種の貴金属超微粒子ー酸化物担体系について、そのSTM特性と表面化学種の同定の可能性とを測定した。3.これまで不可能とされていた酸化ケイ素のSTM測定がその薄膜化により可能となることを初めて見出した。またこれを用いて工業的に重要性の高いシリカ担持白金触媒のSTM・STS観察に初めて成功した。

A scanning microscope (STM) is used to detect the atomic image of the uppermost layer of a solid surface in real space. It has high spatial resolution energy. It is impossible to detect the specific element species. It is usually impossible to detect the positional relationship between the element species on the surface. In this paper, we try to improve the function of STM and improve the chemical information of STM. The possibility of chemical measurement of solid surfaces is discussed in detail. The results of this study are as follows: 1. This is a trial operation of the existing STM device to enhance the spectral function of the control circuit. The results show that the measurement of the barrier height of the surface layer is equivalent to the measurement of the density of the state of the surface layer. This information is based on the distance between the STM probe and the sample surface, and the voltage and current of the sample are adjusted. 2. The application of STM in solid surface chemical measurement and the application of STM in supported metal catalysts are discussed. The STM properties of several noble metal ultrafine particle-acid support systems and the possibility of surface chemical species identity were determined. 3. It is impossible for STM to determine the acidity of the film. It is possible for STM to detect the acidity of the film. The importance of this application in industry is high, and the STM/STS test for platinum catalyst is successful.