表面吸着水素の振動分光と原子非局在化の探索

表面吸附氢的振动光谱与原子离域探索

• 批准号: 10120209
• 负责人: 福谷 克之
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10120209/
• 关键词: 固体表面; 水素; 非局在化; ゼロ点振動

金属表面では,表面の電子密度が平坦になるため,この表面に吸着した水素の隣接サイトへの拡散ポテンシャル障壁は比較的低く,このため水素原子核の波動関数が表面全体に非局在化する可能性が指摘されている.しかしこれまで報告されている研究では,振動励起状態の非局在性が議論されており,基底状態に関する研究は行われていない.我々はこれまでに共鳴核反応を利用すると,吸着水素の量子効果に伴うゼロ点振動の測定が可能になることを示してきた.本研究では,水素の非局在性に関する知見を得るために,共鳴核反応法を用いて金属表面に吸着した単原子層の水素のゼロ点振動の測定を行った.特にイオンの入射角を変化させることにより,表面に平行な偏角振動モードと表面に垂直な伸縮モードの測定を行った.試料としてはCu(110)とPt(111)を用いた.超高真空中で試料表面を清浄化し,試料を200Kに冷却した後水素を吸着させた.共鳴核反応の実験は東京大学原子力研究総合センタータンデム加速器の2Cコースで行った.Cu(110)表面では入射角0ﾟと60ﾟとでいずれもスペクトル幅13.0keVという結果が得られた.一方Pt(111)表面では0ﾟの時が11.2keV,45ﾟの時が10.8keVとなった.自然幅及び装置関数を考慮して零点振動エネルギーを求めたところ,Cu(110)が127meV,Pt(111)が90meVとなり,どちらの表面でも振動励起スペクトルから予想されるよりも大きな零点振動エネルギーが観測された.このことはポテンシャルが調和近似から大きくはずれていることを示すと考えられる.

在金属表面，表面电子密度平坦，因此该表面吸附的氢向邻近位点的扩散势垒较低，因此氢原子核的波函数可以在整个表面上离域。迄今为止的研究报道，仅讨论了振动激发态的非局域性，而尚未对基态进行研究。我们已经证明可以测量与吸附氢的量子效应相关的零点振动。在这项研究中，我们使用共振核反应方法​​来获取有关氢离域的信息，我们测量了氢的零点振动。特别地，通过改变离子入射角，我们测量了平行于表面的偏角振动模式和垂直于表面的伸缩模式.Cu(。 110)和Pt(111)。在超高真空中清洗样品表面，样品冷却至200K后吸附氢气。共振核反应实验在东京大学原子能研究中心串联涂层进行。结果是使用速度仪的2C过程获得的。在Cu(110)表面上，在0°和60°两种入射角下获得了13.0 keV的谱宽。另一方面，在Pt(111)表面上，得到了13.0 keV的谱宽。 ）表面，0° 时的谱宽为 11.2。当keV为45°时，为10.8 keV。当我们考虑自然宽度和器件功能计算零点振动能量时，Cu(110)为127 meV，Pt(111)为90 meV，振动为在两个表面上观察到的零点振动能量比从激发光谱中预期的要大，这可能表明电势显着偏离谐波近似。

项目成果

K.Fukutani,H.Iwai,Y.Murata,and H.Yamashita: "Hydrogen at the surface and interface of metals on Si(111)" Phys.Rev.B. (in press). (1999)

K.Fukutani、H.Iwai、Y.Murata 和 H.Yamashita：“Si(111) 上金属表面和界面处的氢”Phys.Rev.B。

M.Wilde,K.Fukutani et al.: "Angular distributions of NO in laser-induced desorption from Pt(111)" Surface Science. (in press). (1999)

M.Wilde、K.Fukutani 等人：“激光诱导 Pt(111) 解吸中 NO 的角分布”表面科学。