電極電位や光によって誘起される溶液内化学過程の理論的研究

电极电位和光诱导溶液化学过程的理论研究

• 批准号: 13J04732
• 负责人: 飯田 健二
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04732/
• 关键词: 電位; 光化学過程; SERS; 電気化学過程; 電極; 有限密度汎関数理論; 量子開放系クラスターモデル; 連続誘電体理論

当年度は先ず電気化学過程を量子化学に基づき記述する為の理論的手法の開発を行った。所属研究室にて開発された量子開放系クラスターモデルを有限温度に拡張し、更に溶媒和を連続誘電体モデルにて取り込んだ。これにより、電極・吸着種・溶媒からなる系について電極の半無限性を踏まえた上で電位一定下での化学過程を記述する事が可能である。開発した手法を用いて金電極及び銀電極への銀イオンの吸着について検討した。その結果、電位一定では金電極へより吸着し易いというアンダーポテンシャルデポジションの実験と一致した結果が得られた。更なる解析から銀電極より金電極に吸着しやすい原因は、同じ電位では金電極の方がより負に帯電している為に銀イオンとより強く静電的に相互作用するからであるという事が明らかとなった。以上の成果は国内学会及び国際誌(J. Chem. Phys)にて発表済みである。次に電気化学環境における光学応答現象の検討に着手した。実時間DFT法を有限温度へ拡張し、更に連続誘電体理論を用いる事で光学応答現象の電位依存性を検討出来る手法を開発した。これを4-mercaptopyridineの銀電極表面におけるSERSへと適用した。その結果電位の変化に伴い、その強度が大きく変化するという実験結果を再現する事に成功した。次に時間依存誘起電子密度に着目した所、電位変化に伴いその分布が大きく変化している事が明らかとなった。これに着目し、振動モード間の相違の由来について検討をした結果、振動モードと誘起電子密度の幾何学的対応関係から解釈できる事が明らかとなった。この成果は国内学会にて発表済みである。以上、電気化学環境での吸着現象並びに光学応答現象について電位依存性の解明を行った。これらの研究にて開発された手法並びに知見は、光や電極が関わる現象の分子論に基づく理解に貢献するという点で極めて意義深いといえる。

A description of the basic electrical and chemical processes of the year is the development of theoretical methods. The laboratory has developed quantum open systems with finite temperature conditions, solvents, and dielectric properties. The electrode, sorption species, solvent, etc. are semi-infinite, and chemical processes at a given potential are described. The development method is to use gold electrodes and silver electrodes to adsorb silver particles. As a result, the potential of the electrode is constant, and the absorption is easy. The reason why the silver electrode is adsorbed on the gold electrode is that the silver electrode is adsorbed on the gold electrode at the same potential. The silver electrode is adsorbed on the gold electrode at the same potential. The silver electrode is adsorbed on the gold electrode at the same potential. The above achievements are published in the National Society and the International Journal (J. Chem. Phys). The investigation of optical resonance phenomena in electrical and chemical environments was carried out. The time-DFT method is applied to the finite temperature field and the potential dependence of optical response phenomena is investigated. The surface of the silver electrode containing 4-mercaptopyridine is suitable for SERS. The result of the change in potential, the intensity of the change, the result of the change, the success of the event Time dependent induced electron density, potential variation and distribution The reason why the electron density is different from the electron density is that the electron density is different from the vibration. The results of this study are presented in Chinese. The adsorption phenomenon in the electrochemical environment and the optical reaction phenomenon are discussed in detail. This research has developed a new approach to understanding molecular phenomena related to light and electrodes, and contributed to the profound significance of this approach.

项目成果

表面増強ラマン散乱強度の電圧依存性に関する理論的研究

表面增强拉曼散射强度电压依赖性的理论研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 飯田健二、野田真史;信定克幸
• 通讯作者: 信定克幸

Development of open-boundary cluster model approach for electrochemical systems and its application to Ag ^+ adsorption on Au (lll) and Ag (lll) electrodes

电化学系统开放边界簇模型方法的开发及其在 Au (III) 和 Ag (III) 电极上 Ag ^ 吸附的应用

• DOI: 10.1063/1.4820360
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Chemical Physics
• 影响因子: 4.4
• 作者: Kenji Iida;Tomokazu Yasuike;Katsuyuki Nobusada
• 通讯作者: Katsuyuki Nobusada

開放系に対する量子化学的手法を用いた金電極への銀イオンのアンダーポテンシャルデポジションに関する理論的研究

开放系统量子化学方法银离子在金电极上欠电位沉积的理论研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 飯田健二;安池智一;信定克幸
• 通讯作者: 信定克幸