安定に応答可能な薄膜イオン液体電気二重層とはどのようなものか

什么是能够稳定响应的薄膜离子液体双电层？

• 批准号: 22H02049
• 负责人: 福井 賢一
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02049/
• 关键词: 電気二重層; 界面Operando観測; イオン液体薄膜; 電極電位依存性; 電位応答; 電気二重層; 界面Operando観測; イオン液体薄膜; 電極電位依存性; 電位応答

本研究の目的は，表面科学的解析に適した数100μm程度まで拡がる厚さ数 nmのイオン液体薄膜と同薄膜内の物質量を調整するバッファや３極系制御で溶液電位を規定できるバルクイオン液体が接続されたイオン液体電解液の微小液滴を用いて，特定の厚み（幅）のイオン液体の電極電位に応じた組成，各イオンの配向・電子状態・構造化をOperando計測し，各電極上で理想に近い電気二重層が容易に形成される厚みと組成について明らかにすることである。本研究の初年度として，研究代表者，研究協力者８名の計９名からなる研究組織で，申請者らが開発してきた電気化学界面のOperando解析手法（電気化学光電子分光(EC-XPS)、電気化学周波数変調原子間力顕微鏡(EC-FM-AFM）、電気化学遠紫外全反射吸収分光(EC-ATR-FUV))）を利用して特に以下の項目に関する研究を実施した。①イオン液体液滴周辺にできる薄膜領域での金属イオンの溶媒和状態と拡散過程の解析②イオン液体薄膜/薄膜有機半導体からなる誘起電界トランジスタの界面におけるキャリア輸送特性と電気二重層形成の相関解析①については，界面選択的な分光法を用いて，Li+イオンおよびAg+イオンに配位するアニオンの数を正確に決定する方法論を見出し，原著論文として発表した。②については，イオン液体を構成するカチオンおよびアニオンに応じて，界面電気二重層がどのように形成されるかを分子動力学計算により解析し，その結果を国際会議で発表して議論した。また，実験的にも界面選択的分光によりその依存性を明らかにする結果を得て，論文化を進めている。

The purpose of this research is to use buffers that adjust the amount of material within the thin film of several nm thick and several hundred μm suitable for surface scientific analysis, and micro droplets of ionic liquid electrolyte connected to a bulk ionic liquid that can define the solution potential using a tripole system control, to measure the composition, orientation, electronic state, and structuring of each ion according to the electrode potential of a specific thickness (width), and to clarify the厚度和组成可以轻松在每个电极上形成理想的电层。在这项研究的第一年中，一个由九个人组成的研究组织，包括首席研究员和八个研究合作者，特别是使用申请人开发的电化学接口的操作分析方法（电化学光学光电学光谱镜头（EC-XPS），电化学频率频率频率和电动频率偏离Micros-eletry（EC-FM-FM-FM-FM-FM），对以下主题进行了研究。反射吸收光谱（EC-ATR-FUV）））。 1) Analysis of the solvation state and diffusion process of metal ions in the thin film region that can be found around ionic liquid droplets 2) Analysis of the correlation between carrier transport characteristics at the interface of an induced field transistor made up of ionic liquid thin film/thin film organic semiconductors and the formation of an electric double layer 1) We have discovered a methodology to accurately determine the number of anions coordinated to Li+ and Ag+ ions使用接口选择性光谱法，并将其作为原始论文发布。关于②，我们分析了如何根据阳离子和阴离子形成界面电气双层，这些阳离子和阴离子使用分子动力学计算构成离子液体，并在国际会议上提出了结果以讨论它们。此外，在实验上，研究结果是通过界面选择性光谱法开发出来的，以阐明其依赖性，并且正在进行培养。