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。

Metal の electrode reverse 応 に in い て み ら れ る, electric chemical vibration 気 と そ れ に period し た dendritic crystal growth の の vibration institutions を Ming ら か に し た. を ま た, written の vibration phenomenon induced す る surface instability phenomenon が semiconductor の dissolution phenomena に optimum 応 で き る こ と を see out し た. 1. Electric chemical vibration 気 と そ れ に period し た dendritic crystal growth に の vibration よ る high rules structure の yourself organized form speed under the condition of the company, scattered law, current regulation conditions で の metal electrode reverse 応 を line う と since 発 な potential vibration が 観 measuring さ れ る こ と を yesterday annual Ming ら か に し て き た. This year, the <s:1> phase difference 顕 micromirror を used <s:1>, crystallization <s:1> vibration growth に at the same time, <s:1> た growth tip concentration <s:1> vibration phenomenon <e:1> 観 measurement に was successful に た た. Youdaoplaceholder0, the tracking type electronic 顕 micromirror と, the scattering behind the electron wire パタ, <s:1> 顕 ら ら, the crystallization <s:1> vibration growth <e:1>, the position を, the same as た た. More に, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, proposal し た モ デ ル に よ り, potential vibration の と crystallization growth が じ る こ と を Ming ら か に し た. ま た, ナ ノ ス ケ ー ル で の crystal growth は の vibration optical 顕 micromirror で は 観 measuring す る こ と が difficult で あ っ た こ と か ら, crystal surface で の surface raised strong ラ マ ン scattered unseen fruit の try using を み た. プ ロ ー ブ molecular で あ る ビ ピ リ ジ ン の が 収 strength potential vibration absorption に period し て vibration す る こ と を shows し た. The <s:1> <s:1> vibrates to grow the に た gold dendritic crystal <s:1> structure <s:1> ex situで walking inspection type electronic 顕 microscope によ 観 観 観 to observe the た. Youdaoplaceholder0 そ results, ナノスケ ナノスケ を で で で <s:1> crystallization <s:1> vibration growth を initial めて reveals た た. 2. The dendritic crystal growth を も た ら す surface unstability の semiconductor dissolved へ の optimum 応 electric chemical anti 応 気 の company spread law は speed conditions, the metal electrode reverse 応 の み な ら ず, dissolve the 応 に お い て も CLP 圧 を big き く set す る だ け で に easily reach さ れ る. Under the condition of 拡 scattered law speed, で で dissolves the <s:1> surface <s:1> shape が the specific な shape になる とが とが is expected to be される. N - TiO_2 の light エ ッ チ ン グ anti 応 に in い て み ら れ る cycle な ナ ノ グ ル ー ブ の form institutions を speed under the condition of the company, scattered law に お け る surface unstability を with い て the numerical analytical し た と こ ろ, こ の TiO_2 の light エ ッ チ ン グ に お い て み ら れ る specific な が cycle structure surface unstability に よ り lead き up こ さ れ て い る こ Youdaoplaceholder0 Ming ら た に た 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