界面選択的時間分解非線形分光法による電極界面の分子ダイナミクス

使用界面选择性时间分辨非线性光谱研究电极界面的分子动力学

基本信息

批准号：
21H01896
负责人：
二本柳聡史
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2年目である22年度はより良い研究対象の探索に力点を置き研究を進めた。まず最も基本的な電解液の溶媒である水の定常測定に取り組んだ。水は水溶液系電気化学の溶媒であるばかりでなく水電解の基質でもあり電気化学分野において非常に重要な液体分子である。また、酸化物/水界面や水表面などの非電極界面においてSFGで活発に研究されていることから電極界面においても(電位によって)SFG活性があるものと期待できる。しかしながら、赤外領域の吸光係数が大きいため本研究で用いる外部反射配置測定の場合には透過率の大幅な減少があり測定が困難になることが予想された。この問題を回避するために重水で希釈した同位体希釈水（H2O:HOD:D2O＝１：８：１６）を用いた。これによりOH伸縮の吸収を20％に抑制することができ電気化学条件においても測定が可能となった。実際に電解質としてNa2SO4を含むHOD水溶液のHD-VSFG測定を行い、そのχ(2)スペクトルの取得に一部成功している。未だプレリミナリーではあるが、負電位において水素が電極に向いて配向したOHが観測される一方で、正電位ではOHがほとんど観測されないという非常に興味深い結果を得ている。この結果については学会発表している。一方、この系はHD-VSFG測定と電気化学測定を同時に成功させるのが難しい系であることが実験を進める中で分かってきた。現在、電気化学の確率がよくなる方法を模索している。また、電極界面の時間分解の前段階としてシリカ/水界面のフェムト時間分解スペクトル測定を行い、測定が可能であることを確認した。その他、芝浦工大との共同研究でSARS-CoV-2 Spike (N501Y) RBDの界面吸着に関する研究、北海道大学との共同研究で電極表面に構築した生体分子単分子層の構造に関する研究、東京大学との共同研究で高分子界面の研究を行った。

在2012年的第二年，我们专注于探索更好的研究主题并继续进行研究。首先，我们研究了水的稳态测量，这是最基本的电解质溶剂。水不仅是水性电化学的溶剂，而且是水电解的底物，并且在电化学领域非常重要。此外，由于SFG是在诸如氧化物/水界面和水面等非电极界面上积极研究的，因此可以预期，在电极界面也发现了SFG活性（取决于电势）。但是，由于红外区域的灭绝系数较大，预计在本研究中使用的外部反射布置测量值的情况下，透射率将大大降低，从而使测量变得困难。为了避免此问题，使用了用重水稀释的同位素稀释水（HOD：D2O = 1：8：16）。这抑制了OH拉伸至20％的吸收，即使在电化学条件下也可以测量。实际上，在包含Na2SO4作为电解质的HOD水溶液上进行了HD-VSFG测量，并部分成功地获取了χ（2）频谱。尽管仍然是初步的，但观察到OH在其下以负电位为导向电极，而在正电势下几乎没有观察到OH，OH是获得了非常有趣的OH。结果是在会议上提出的。另一方面，随着我们的进步，很明显，该系统很难同时执行HD-VSFG测量和电化学测量。目前，我们正在寻找提高电化学可能性的方法。此外，作为时间分辨电极界面的预定步骤，测量了二氧化硅/水界面的FEM时间分辨光谱，并证实了测量值。此外，我们还研究了SARS-COV-2 SPIKE（N501Y）RBD的界面吸附，与Shibaura Technology合作，研究生物分子单层的结构研究，该结构在电极表面与Hokkaido University合作，与Hokkaido University合作，并与The Polymer Interface与Tokykyo合作进行研究。