固体表面吸着種の電子励起に伴う離脱現象を利用した表面反応動力学の開拓

電子、光などによる電子遷移に誘起されて表面から脱離するイオンは、親吸着種の基底吸着状態、励起状態のポテンシャル曲面に関する豊富な情報を保持しており、これを利用すれば表面反応動力学に対する有力な研究手法が実現されると考えられる。このため、本研究においては、表面から脱離するイオンの角度分布・並進エネルギー分布を高効率で測定しうる新しいイオン分析器の開発を行うとともに、固体表面上での化学反応過程の動的側面を理解するため、酸素修飾したモリブデン(112)表面上におけるメタノールの化学反応過程について検討した。イオン分析器の開発においては、金属表面上から電子刺激により脱離する酸素イオン、一酸化炭素イオンの並進エネルギー分布、角度分布の測定に成功した。また、フーリエ変換に伴うスペクトルの歪みやゴ-ストピークを除去するデータ処理法を考案した。モリブデン(112)表面上でのメタノールの反応においては、表面第一層のモリブデン原子列の間に酸素原子が配列することにより、第二層のモリブデン原子がブロックされ、メトキシ種のc-o結合開裂が著しく抑制されることを見いだした。清浄モリブデン表面ではメタノール分解により一酸化炭素と水素が生成するのに対し、酸素修飾表面においては、部分脱水素反応により、ホルムアルデヒドが主生成物として得られることを見いだした。同位体を用いることにより反応機構を検討し、メトキシ種のc-H結合開裂により生成する水素原子が連鎖核となる一連の反応が560k付近で進行することを明らかにした。

電子、光などによる電子遷移に誘起されて表面から脱離するイオンは、親吸着種の基底吸着状態、励起状態のポテンシャル曲面に関する豊富な情報を保持しており、これを利用すれば表面反応動力学に対する有力な研究手法が実現されると考えられる。このため、本研究においては、表面から脱離するイオンの角度分布・並進エネルギー分布を高効率で測定しうる新しいイオン分析器の開発を行うとともに、固体表面上での化学反応過程の動的側面を理解するため、酸素修飾したモリブデン(112)表面上におけるメタノールの化学反応過程について検討した。イオン分析器の開発においては、金属表面上から電子刺激により脱離する酸素イオン、一酸化炭素イオンの並進エネルギー分布、角度分布の測定に成功した。また、フーリエ変換に伴うスペクトルの歪みやゴ-ストピークを除去するデータ処理法を考案した。モリブデン(112)表面上でのメタノールの反応においては、表面第一層のモリブデン原子列の間に酸素原子が配列することにより、第二層のモリブデン原子がブロックされ、メトキシ種のc-o結合開裂が著しく抑制されることを見いだした。清浄モリブデン表面ではメタノール分解により一酸化炭素と水素が生成するのに対し、酸素修飾表面においては、部分脱水素反応により、ホルムアルデヒドが主生成物として得られることを見いだした。同位体を用いることにより反応機構を検討し、メトキシ種のc-H結合開裂により生成する水素原子が連鎖核となる一連の反応が560k付近で進行することを明らかにした。