「表面・界面における物性と反応」

更新日(April/22/2021)


研究分野
1.固体表面を場とした化学反応
→不均一触媒反応
2.表面原子・分子の振動,拡散などの動的素過程
→表面反応ダイナミクス,キネティクスパラメータの決定
3.表面における低次元物質系(0次元,1次元,2次元)の創成と物性
→量子ドット,量子細線,原子層,超薄膜
4.吸着単分子の反応と物性
→原子分子観察と操作,単分子デバイスの基礎
5.表面ナノスケール構造の構築,電子物性と電気伝導
→ナノ構造デバイス
6.表面界面におけるエネルギー変換過程
→光触媒,太陽電池の基礎

 固体表面の面白さは,バルクの対称性が破れ特有の構造や物性があらわれるということだけではありません.外部から原子・分子を自由自在に供給し反応を誘起させることができる「低次元物質の構築をになう反応場」としてもたいへん重要です.単分子や量子ドット(0次元),原子・分子細線(1次元),2次元超構造などの低次元物質を原子スケールで制御して固体表面に構築するためには,表面場における原子・分子の物理的・化学的性質(ダイナミクス,粒子間相互作用,素反応など)を正確に理解することが必要不可欠です. 

 当研究室では金属(Cu, Pd, Pt etc.)・半導体(Si etc.)・絶縁体など固体表面における原子・分子のダイナミクス(振動、拡散、エネルギー散逸過程,素反応など)を表面分光および走査トンネル顕微鏡(STM)に代表される局所プローブ法などを駆使して研究しています.さらに,表面における原子・分子の動的挙動や化学的性質を理解したうえで,原子スケールでデザインした人工構造物を作成し,その反応性や物性を低温における光電子分光,トンネル分光などで明らかにしていきます.また,宇宙における分子進化を実験室的に探索・再現することをねらって,水分子凝集体における化学反応を赤外反射吸収分光(IRAS)や昇温脱離質量分析(TDS)で観測しています.さらに,物性研LASOR施設にて超短パルスレーザーから生成された狭帯域&広帯域THzパルスによる表面反応駆動の研究にも着手しました.

 スタッフ・院生を含めて1998年4月から本格的に物性研で活動を開始しました.周辺装置の設計や立ち上げなど実験のノウハウを学べると同時に,研究対象は新たに広がりを見せており,自分のアイデアを活かした研究を行おうとする意欲ある学生にとっては魅力的な環境です.他の大学や研究機関(理化学研究所分子科学研究所高エネ研PFSPring8など)での共同利用&共同研究も積極的に行っています.さらに,理論グループとの共同研究も積極的に行なっており、理論計算の試金石となる精確な定量的結果を実験データを元に提示し、理論と実験の発展を目指しています。

 現在,進行&計画中の研究テーマは,
1.金属表面における不活性な分子(二酸化炭素、メタンなど)の活性化と触媒反応
2.原子層物質表面の機能化と電荷移動,表面ドーピング,電気伝導
3.表面分光(振動分光、内殻分光など)による表面および吸着分子の研究
4.よく規定されたモデル触媒(単原子合金,原子層,表面化合物など)の作製と評価・反応解析
5.表面界面におけるハイドロジェノミクス (高活性、高選択性水素の利用)
6.THz駆動表面反応ダイナミクス
7.局所プローブ法(STMなど)による吸着原子・分子の原子スケール観察
などです.


 また、現在,研究室で進行中のプロジェクト研究は,
1.新学術領域ハイドロジェノミクス:「高活性水素の精密制御による新規反応プロセスの創出」(2018〜)
2.科研費基盤A:「 位相制御したテラヘルツバルスによるレアイベント表面プロセスの駆動 (2020〜)
3.CREST革新的反応:「 時空間で精密制御した輻射場による表面反応プロセス」(2020〜)
です.大学院入学や博士研究員(PD)に興味のある方はご連絡ください。


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