極低エネルギーイオン・原子・分子ビームのケミカルアプリケーション

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近年、数十eV以下の極低エネルギーイオン・原子・分子ビーム照射が固体表面反応に大きな影響を持つことがわかってきた。粒子が表面に衝突したときにその運動エネルギーが表面上の分子に移動し、表面反応が誘起されるためである。超音速分子ビーム法およびイオンビーム法を用いてエネルギー制御した数百meVから数十eVの原子・分子を表面に照射し、表面反応制御を行うことが本研究の目的である。平成14年度は平成13年度に準備を行ったエネルギー制御機器を用いてエネルギー制御した分子を固体表面に照射し、引き起こされる現象を調べた。(1)CO/H/Ni(100)表面水素原子を飽和量吸着させたNi(100)表面にCOを供給するとCOはNi原子の直上位地に吸着する。この表面に2eVにエネルギー制御したXe原子を照射するとCOが、直上位置からNi原子二個にまたがる橋かけ位置に移動することがわかった。エネルギー制御した原子衝突により分子の吸着位置が変化する現象を見出すことができた。(2)NH_3/H_2O/Pt(111)表面Pt(111)表面上に作成した単結晶氷薄膜表面にアンモニア分子を供給すると氷の最表面に水素結合を介して吸着する。この表面にエネルギー制御したXe原子を照射すると、Xe原子の運動エネルギーが2eV以上ではアンモニア分子と水分子の双方が脱離するが、1-2eVでは、表面のアンモニア分子が氷内部に拡散することがわかった。照射原子のエネルギーにより分子の脱離と内部拡散を制御できることがわかった。