金属電析反応と電気化学振動とのカップリングによるナノ秩序構造形成法の開拓

开发一种通过耦合金属电沉积反应和电化学振动形成纳米有序结构的方法

• 批准号: 05J09682
• 负责人: 深見 一弘
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University (2006)Osaka University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09682/
• 关键词: 電気化学; 電析; 自己組織化; 樹枝状結晶; ナノ構造; 非線形化学

金属の電析反応に於いてみられる、電気化学振動とそれに同期した樹枝状結晶の振動成長の機構を明らかにした。また、上記の振動現象を誘起する表面不安定化現象が半導体の溶解現象に適応できることを見出した。1.電気化学振動とそれに同期した樹枝状結晶の振動成長による高規則化構造の自己組織化形成拡散律速条件下、電流規制条件で金属の電析反応を行うと自発的な電位振動が観測されることを昨年度明らかにしてきた。本年度は位相差顕微鏡を使用し、結晶の振動成長に同期した成長先端濃度の振動現象の観測に成功した。また、走査型電子顕微鏡と電子線後方散乱パターンから結晶の振動成長の方位を同定した。更に、数値シミュレーションを行い、提案したモデルにより、電位振動と結晶の振動成長が生じることを明らかにした。また、ナノスケールでの結晶の振動成長は光学顕微鏡では観測することが困難であったことから、結晶表面上での表面増強ラマン散乱効果の利用を試みた。プローブ分子であるビピリジンの吸収強度が電位振動に同期して振動することを見出した。この時に振動成長した金樹枝状結晶の構造はex-situで走査型電子顕微鏡により観察した。その結果、ナノスケールでの結晶の振動成長を初めて見出した。2.樹枝状結晶成長をもたらす表面不安定性の半導体溶解への適応電気化学反応の拡散律速条件は、金属電析反応のみならず、溶解反応においても過電圧を大きく設定するだけで容易に達成される。拡散律速条件下では溶解した表面の形状が特異な形状になることが予想される。n-TiO_2の光エッチング反応に於いてみられる周期的なナノグルーブの形成機構を拡散律速条件下における表面不安定性を用いて数値解析したところ、このTiO_2の光エッチングにおいてみられる特異な周期構造が表面不安定性により引き起こされていることを明らかにした。

The electrolysis reaction of metal is caused by the chemical vibration of the metal, and the vibration growth mechanism of the dendritic crystal is the same as the chemical vibration of the metal. The vibration phenomenon mentioned above is the phenomenon of surface instability and the dissolution phenomenon of semiconductors. 1. Electrochemical vibration and synchronization of dendritic crystals, vibration growth, highly regularized structure, self-organized formation, and dispersion rhythm conditions Under the current regulation conditions, the electric potential vibration of the metal electrolytic reaction is measured and the electric potential vibration of the metal is measured. This year, we successfully used phase contrast microscopy and successfully measured the vibration phenomenon of crystallization vibration growth at the same time as the growth tip concentration.また、The walk-through electron microscope and the direction of the vibration growth of the scattered electron beam behind the electron line are determined in the same way. Update, number of シミュレーションを行い, proposal of したモデルにより, potential vibration and crystallization of vibration growth が生じることを明らかにした.また、ナノスケールでの Vibration growth は Optical 镕microscope では禳 Detection することが is difficult The use of the であったことから and the でのsurface enhancement of the scattering effect of the ラマン on the crystal surface is a trial.プローブmolecule であるビピリジンのabsorption intensity がpotential vibration にsynchronous して vibration することを见出した. The structure of gold dendrites grown by vibration during time is ex-situ and the inspection type electron microscope is used for inspection. The result of その, the vibration growth of ナノスケールでの, the beginning of めて见出した. 2. The growth of dendrites depends on surface instability, semiconductor dissolution, and suitable electrochemical reaction and dispersion rate conditions. , metal electrolysis reaction のみならず, dissolution reaction においても overcurrent pressure を大きく setting するだけでeasy to achieve される. Under the condition of loosening speed, it can dissolve the shape of the surface and create a unique shape. n-TiO_2 の光エッチング reflects the いてみられる cycle of the なナノグルThe surface instabilities of the forming mechanism of the ーブのforming mechanism can be solved by using the いて number value under the condition of loose speed. ANALYZE したところ、このTiO_2の光エッチングにおいてみられるSpecialなPeriodic structure が surface instability に よ り inducing こ さ れ て い る こ と を 明 ら か に し た.

项目成果

Self-organized periodic growth of stacked hexagonal wafers in synchronization with a potential oscillation in zinc electrodeposition

堆叠六边形晶片的自组织周期性生长与锌电沉积中的电位振荡同步

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of the Electrochemical Society 152(7)
• 作者: Kazuhiro Fukami;et al.
• 通讯作者: et al.

Observations of synchronized spatiotemporal reaction waves in coupled electrochemical oscillations of an NDR

NDR 耦合电化学振荡中同步时空反应波的观测

• 发表时间: 2005
• 期刊: Electrochemistry Communications 7(4)
• 作者: Satoshi Fukushima;et al.
• 通讯作者: et al.

Tuning of the spacing and thickness of metal latticeworks by modulation of self-organized potential oscillations in tin (Sn) electrodeposition

通过调制锡 (Sn) 电沉积中的自组织电位振荡来调节金属晶格的间距和厚度

• 发表时间: 2005
• 期刊: Electrochim.Acta 50
• 作者: T.Tada;et al.
• 通讯作者: et al.

In Situ Probing of Dynamic Nanostructural Change of Electrodeposits in the Course of Oscillatory Growth Using SERS

• DOI: 10.1021/jp0684776
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kazuhiro Fukami;Shuji Nakanishi;Y. Sawai;K. Sonoda;K. Murakoshi;Y. Nakato

General Mechanism for the Synchronization of Electrochemical Oscillations and Self-Organized Dendrite Electrodeposition of Metals with Ordered 2D and 3D Microstructures

• DOI: 10.1021/jp063462t
• 发表时间: 2007-01
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kazuhiro Fukami;Shuji Nakanishi;Haruka Yamasaki;T. Tada;K. Sonoda;N. Kamikawa;N. Tsuji;H. Sakaguchi;Y. Nakato