共鳴トンネリングによる吸着分子の局所的励起と反応

通过共振隧道对吸附分子进行局部激发和反应

基本信息

批准号：
05245218
负责人：
吉信淳
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05245218/
关键词：
共鳴トンネリング吸着分子表面化学反応

项目摘要

固体表面上に吸着した個々の分子をSTMで観察するためには,室温では分子の動き(束縛振動,表面拡散など)が大きくなるので個々の分子像を得るのは難しいことが多い。そこで,試料温度を下げ熱励起を抑える必要がある。また,ポテンシャルエネルギーに関する情報(吸着エネルギー,吸着サイト間の障壁など)や温度に依存する表面物性を測定するためには,温度可変でSTM測定できることが望ましい。本年度は低速電子回折(LEED)/オージェ電子分光(AES),四重極質量分析計(QMS)およびSTMを備えたUHVシステムを設計試作した。Si(100)表面の原子レベルのSTM像が得られ,室温付近では問題なくSTMが動作することが確認された。現在,液体窒素による試料冷却システムを開発中である。一方,金属表面に吸着した分子の動的ふるまいを理解するためにNi(100)表面におけるCOをTR・IRASによって研究した。Ni(100)ではCOはターミナルサイトとブリッジサイトに吸着することが知られている。吸着状態の温度依存性を詳細に測定し,束縛並進モードを考慮した統計力学的解析により,吸着状態の安定性は吸着エネルギーだけでなく振動エントロピーが大きな役割を果たしていることを明らかにした。また、ターミナルサイトとブリッジサイト間のホッピング速度を測定した。吸着-脱離過程をTR・IRASでリアルタイム観察し,脱離の活性化エネルギー,頻度因子を得た。さらに,吸着平衡下では最近接サイト間のCOの相互作用により,脱離の活性化エネルギーが著しく下がることがわかった。以上の研究から得られた吸着分子の動的ふるまいに関する知見は,金属表面上に吸着した小分子(COなど)をSTMなど局所プローブ法で研究するために不可欠な情報である。

为了观察单个分子通过STM吸附在固体表面上，通常很难获得单个分子图像，因为分子的运动（约束振动，表面扩散等）在室温下增加。因此，有必要降低样品温度并抑制热激发。此外，为了测量势能信息（吸附能量，吸附位点之间的障碍，等）和取决于温度的表面特性，希望能够以变化的温度测量STM。今年，我们设计并原型设计了配备了慢电子衍射（LEED）/俄钻电子光谱（AES），四极杆质谱仪（QMS）和STM的UHV系统。获得了Si（100）表面的原子级STM图像，并确认STM在室温下没有任何问题。当前，正在开发液氮样品冷却系统。另一方面，TR和IRA研究了Ni（100）表面上的CO，以了解分子在金属表面上吸附的动态行为。在Ni（100）中，CO已知可以吸附到末端部位和桥接位置。考虑到结合翻译模式，对吸附状态的温度依赖性进行了详细测量和统计机械分析，这表明不仅吸附的能量，而且振动熵在吸附状态的稳定性中起着重要作用。此外，测量了终端位点和桥接位点之间的跳速。使用TR和IRA进行了实时观察到吸附 - 吸附过程，并获得了解吸的活化能和频率因子。此外，发现最近位点之间的CO相互作用显着降低了吸附平衡下解吸的活化能。从上述研究中获得的吸附分子动态行为的发现是研究小分子（例如CO）使用局部探针方法（例如STM）吸附在金属表面上的必不可少的信息。